CVD金刚石涂层拉伸模具抛光设备研制及抛光技术研究

摘要

通过化学气相沉积（CVD）直接得到的金刚石涂层表面粗糙且均匀性差，无法满足拉拔行业的要求，因此，对 CVD金刚石涂层拉伸模具的工作面进行抛光是必不可少的一步。摩擦化学抛光以金刚石石墨化为基础，具有去除率高、设备简单等优点，应用前景广阔。
　　本文从金刚石石墨化理论、微切削理论入手，分别采用摩擦化学抛光和机械抛光为粗、精加工工序，对CVD金刚石涂层拉伸模具工作面进行高效抛光。主要研究内容如下：
　　（1）采用模块化的设计思路，分别对抛光设备进行了方案设计、机械结构设计、控制线路设计，并通过选材、加工、装配等后续处理，成功研制出了适合大孔径拉伸模具内孔 CVD金刚石涂层抛光的设备。
　　（2）针对摩擦化学抛光中出现的抛光盘磨损率高、材料去除率低等问题，本文从金刚石石墨化理论出发，根据摩擦化学抛光的材料要求，采用机械合金化-热压烧结技术成功制备出MnCuNi等五种新型合金抛光棒，并对它们的组织结构和力学性能进行了表征分析。
　　（3）采用自制的合金棒进行摩擦化学抛光试验，结果表明：各合金抛光棒在金刚石的去除率及自身磨损率方面各不相同，其中MnCuNi合金棒抛光性能最好，去除率为1.58mg/h，磨损率最低为3.37mg/min； MnCuNi合金棒与电镀金刚石抛光头的抛光对比试验表明：在去除率、磨损率和性价比方面，摩擦化学抛光优于机械抛光。
　　（4）采用粗精抛相结合的抛光工艺对大孔径CVD金刚石涂层拉伸模具工作面进行抛光实验，粗抛采用MnCuNi合金抛光棒，精抛采用电镀金刚石抛光头，研究表明：在一定的参数范围内，金刚石涂层的去除率随着速度和压强的增大而增大，表面粗糙度却呈现先减小后增大的趋势，即存在最优的线速度与压强；采用最优抛光工艺抛光（粗抛0.5h，精抛1.5h）后，金刚石涂层的表面粗糙度最低可达0.075μm。

目录

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注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 拉伸模具简介

1.3 金刚石膜的简介

1.4 CVD金刚石膜的制备方法

1.5 CVD金刚石膜的抛光方法

1.6 本课题研究的意义及内容

第二章 大孔径CVD金刚石涂层拉伸模具抛光设备研制

2.1 引言

2.2 抛光设备方案设计

2.3 抛光设备的设计要求

2.4 抛光设备的主要技术参数

2.5 抛光设备机械结构设计

2.6 抛光设备的控制系统设计

2.7 抛光设备整体结构

2.8 本章小结

第三章 摩擦化学抛光棒的制备及性能研究

3.1 引言

3.2 粉末冶金技术简介

3.3 抛光棒材料的选择

3.4 抛光棒的研制

3.5 抛光棒的性能检测

3.6 本章小结

第四章 摩擦化学抛光棒抛光金刚石膜试验研究

4.1 引言

4.2 试验方案

4.3 试验条件

4.4 试验方法及检测指标

4.5 试验结果与分析

4.6 本章小结

第五章 大孔径拉伸模具CVD金刚石薄膜抛光优化工艺方案研究

5.1 引言

5.2 实验条件

5.3 抛光方案及检测指标

5.4 实验设备

5.5 粗抛实验设计

5.6 精抛实验设计

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间研究成果及发表的论文