金刚石涂层

摘要： 为实现在大口径环状工件内壁沉积金刚石涂层,研制一种能够产生旋转电弧的分体式等离子炬。利用活动阳极形成的伞状电弧帽,改变平行于轴且向下吹的工作气体旋转电离的方向,使其垂直吹向环状工件内壁。测试不同阳极直径下电弧的工作参数,并用相机拍摄相应的电弧形貌。进行金刚石涂层沉积试验,在内径为180 mm的硬质合金拉拔模具和内径为100 mm的石墨内表面沉积出高质量的金刚石涂层。利用拉曼光谱仪和扫描电镜对涂层的成分、表面形貌等进行测试分析。已沉积金刚石涂层的硬质合金模具成功应用于超高压电缆铝护套的拉拔设备中。

摘要： 基于密度泛函理论,计算分析了CH_(3)基团在含有过渡金属元素Ti、V、Ni、Mo的孕镶金刚石颗粒硬质合金基底表面的吸附能、Mulliken电荷分布、电荷密度差和态密度(density of states,DOS)等一系列性质,研究Ti、V、Ni、Mo对孕镶金刚石颗粒硬质合金基底化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)金刚石涂层形核阶段的影响及其作用机理。计算结果表明:与CH_(3)基团在WC表面及金刚石表面的吸附相比,Ti、V、Ni、Mo与C原子间有较强的弱相互作用,这使得其对CH_(3)基团有更强的吸附能力(其中Ti>V>Mo>Ni);吸附能力大小与各原子的价电子结构相关,含有Ti元素的表面对CH_(3)的吸附最稳定;CH_(3)基团与Ni原子间更易发生电荷的转移形成共价键,Mo有利于促进CH_(3)基团的脱氢反应;形核阶段适当添加Ti、V、Ni、Mo这几种过渡金属元素将有利于增加形核密度,改善CVD金刚石膜基界面结合强度。

摘要： 以CH_(4)和H_(2)为气源,采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD),通过改变碳源浓度分别为5%、10%、15%,在硬质合金(YG6)上沉积了金刚石涂层样品。使用白光共聚焦显微镜、纳米压痕仪等研究了样品的微观形貌、表面粗糙度和弹性模量。结果表明:金刚石涂层表面光滑均匀,1 mm^(2)区域表面粗糙度约为2μm,随着甲烷浓度升高,薄膜弹性模量呈先升高后下降的趋势,其中10%甲烷浓度制备的样品平均弹性模量约为457.9 GPa。

摘要： 针对旋耕刀寿命短、更换勤的技术难题,开展旋耕刀耐磨强化工艺研究。分别采用等离子熔覆和感应钎涂工艺在65Mn钢上制备了35%WC涂层,结果表明,感应钎涂35%WC涂层的耐磨性比等离子熔覆35%WC涂层高1.5倍,硬质颗粒在其中分布更加均匀,烧损更少。在此研究基础上开发了感应钎涂金刚石涂层,其耐磨性较感应钎涂35%WC涂层提高5倍以上。对旋耕刀感应钎涂金刚石涂层的钎涂时间进行了优化,发现钎涂时间为25 s时,涂层成形性好,旋耕刀体变形小,田间试验验证其使用寿命较原始旋耕刀提高了4倍以上。将感应钎涂金刚石技术推广应用至犁尖、粉碎刀等农机刀具,使用寿命普遍提升3倍以上;应用至刮板输送机中部槽、输送绞龙等工程机械过流部件,可显著减少磨损,降低能源消耗。

摘要： 火箭制造过程中有大量2219铝合金切削需求,其加工效率是影响燃料贮箱等制造周期的重要因素之一,虽然2219铝合金为易切削材料,但不同刀具在其高速切削时性能还有较大差异。文章研究了无涂层、极光DLC涂层、金刚石涂层等市场常用铝合金切削刀具,在1004 m/min高速切削2219铝合金时切削载荷、刃口形貌、切屑形貌等随磨损的变化规律。结果表明,无涂层刀具和极光DLC涂层刀具磨损较快,随刀具磨损卷屑效果下降、表面粗糙度增大。刀具表面出现大量粘结、刃口轮廓结构发生明显变化。金刚石涂层刀具出现少量微崩刃但未发生明显磨损,始终保持较好的切削刃完整性。结合刀具成本、加工效率影响等综合考虑,金刚石涂层刀具在2219铝合金高速干切削时具有最高的性价比。

摘要： 为了研究7075铝合金高速铣削中不同材质刀具的磨损与选用,采用化学气相沉积法((CVD)制备微米(MCD)/纳米(NCD)金刚石涂层刀具,利用场发射扫描电镜观察膜层的表面形貌,结合拉曼谱仪分析CVD金刚石涂层刀具薄膜的结构和成分;分别采用同规格尺寸的硬质合金刀具、MCD涂层刀具在无润滑干切条件下,进行粗加工高速铣削试验,观测两种刀具在加工一定距离后的磨损状况;分别采用同规格尺寸的硬质合金刀具、MCD涂层刀具、NCD涂层刀具在无润滑干切条件下,进行精加工高速铣削试验,观测和分析工件精加工铣削后的表面粗糙度值。结果表明:在大切深高速粗加工铣削7075铝合金时,MCD涂层刀具的寿命为硬质合金刀具的3倍;在小切削深度大进给的高速精加工7075铝合金中,三种刀具铣削后的工件表面粗糙度平均值分别为0.981、1.122和0.960μm,NCD涂层刀具的加工效果要优于MCD涂层刀具;同时通过同一材质刀具的粗、精加工试验对比,发现同规格尺寸的刀具在小切深大进给高速精加工中的寿命是大切深大进给高速粗加工寿命的10倍。这说明7075铝合金的粗加工铣削优选MCD涂层刀具,精加工铣削优选NCD涂层刀具。

摘要： 金刚石涂层具有接近天然金刚石的超高硬度及耐磨性,被认为是精密加工石墨模具的理想刀具涂层材料.金刚石涂层与刀具基体间的结合力及涂层表面状态是高速干式切削加工质量及效率的关键,金刚石涂层前处理过程控制及涂层工艺是影响金刚石涂层刀具综合性能的重要因素.本工作基于热丝化学气相沉积技术,采用酸-碱-酸三步法对硬质合金材料进行前处理,在涂层沉积过程中采用大气流量及高炉压沉积工艺在刀具基体表面沉积金刚石涂层.采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射光谱(XRD)对涂层微观结构及物相结构进行分析表征,利用纳米压痕仪对金刚石涂层硬度进行测试,利用喷砂试验测试金刚石涂层的抗冲刷性能,利 用石墨模具切削试验表征金刚石涂层刀具的切削性能.结果表明,金刚石涂层呈典型八面体结构,涂层与基体紧密结合、无明显孔隙,金刚石涂层刀具表面粗糙度为157 nm,sp3键含量大于98％,(涂层硬度大于90 GPa),涂层沿(111)面择优生长,抗冲刷时间大于150 s(0.5 MPa,120目),涂层刀具高速切削石墨模具2 h后,被加工面表面粗糙度小于1 μm,达到进口刀具水平.切削完成后刀具前刀面出现少量崩缺,前刀面磨损是此类刀具加工石墨模具的主要磨损形式.

摘要： 本专利提供了一种用于光学窗口的金刚石基多层抗反射涂层的系统和方法。一种用于光学窗口的抗反射涂层,可包括光学级硅衬底,在基体上的第一层多晶金刚石膜,在第一层多晶金刚石膜上的锗膜,在锗膜上的熔融石英膜,在熔融石英膜上的第二层聚晶金刚石膜。制造金刚石基多层抗反射涂层的方法包括以下步骤:清洁和晶种化光学基底,在光学基板上形成第一层金刚石层,在第一层金刚石层上形成锗层,在锗层上形成熔凝二氧化硅层,清洗并晶种锗层,以及在锗层上形成第二层金刚石层。

摘要： 过流部件在服役过程中常因表面磨损而失效,与传统耐磨处理方法相比,采用金刚石钎涂技术处理后的过流部件使用寿命显著提高.采用钎涂技术分别制备NiCrBSi、NiCrBSi/WC、NiCrBSi/金刚石耐磨钎涂层,涂层与基体冶金结合良好,NiCrBSi涂层生成碳化铬、硼化铬、硼化镍等强化相,NiCrBSi/WC涂层中WC颗粒的分布密度由涂层表面至底部逐渐增大,NiCrBSi/金刚石涂层中金刚石颗粒均匀弥散分布;在相同磨损试验条件下,NiCrBSi/金刚石涂层失重约为NiCrBSi涂层的1/5、NiCrBSi/WC涂层的1/3,这表明NiCrBSi/金刚石涂层具有优异的耐磨性.将金刚石钎涂技术在农机触土部件旋耕刀、螺旋输送机叶片上进行工程应用,经现场试验验证,金刚石钎涂旋耕刀和金刚石钎涂螺旋叶片的耐磨性及使用寿命得到了大幅提高.为金刚石钎涂技术将来在其他过流部件上的应用与推广提供了理论参考和实践经验.

摘要： 采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD),以硬质合金(YG6)为基底,通过固定碳源浓度10％,腔体压强4 kPa,并控制腔内温度分别为700°C、750°C和800°C制备了不同基底温度的硬质合金基金刚石涂层样品.使用XRD、SEM、EDS、Nano Test等方法研究了样品的物相结构、成分、微观形貌和纳米硬度.结果表明:涂层颗粒尺寸约为100～200 nm,表面平滑,且随着温度升高,样品晶粒尺寸略有增大,结晶更加完善,表面纳米硬度呈升高趋势,约为50 GPa.

摘要： 本文在自主研发的热丝CVD系统中,以H2和CH4为气源,研究了低气压对CVD金刚石涂层生长的影响,气压在3000Pa～100Pa之间变化.利用SEM、AFM、Raman光谱以及体式显微镜对金刚石涂层结构、膜/基结合力进行分析.研究发现,低气压对金刚石涂层的生长有很大的影响.在100Pa压力下,金刚石涂层具有更细的金刚石晶粒,表面粗糙度提高到Ra100nm,同时该金刚石涂层中存在纳米结构金刚石,其与硬质合金基体的结合力明显优于3000Pa压力生长的金刚石涂层.

摘要： 采用化学气相沉积方法，在硬质合金拉拔模具的工作区域制备金刚石涂层，利用扫描电镜、原子力显微镜、Raman光谱仪对涂层表面形貌、成分等进行分析，并将涂层后的拉拔模具应用于实际的焊丝拉拔生产线上。结果表明，整个涂层均匀、致密，具有典型的金刚石和超纳米晶粒的特征峰，涂层表面粗糙度低，抛光后的表面粗糙度可降低至10 nm以下；金刚石涂层模具拉制焊丝的最高使用寿命达到30倍以上，涂层磨损量仅5μm，镀铜焊丝的表面粗糙度较原有模具有明显改善。

摘要： 采用热-力耦合有限元方法对包含过渡层的金刚石涂层-硬质合金基体内的残余应力进行了数值模拟,重点研究了过渡层的特性(弹性模量和热膨胀系数)对金刚石涂层的各应力分量沿界面的最大值的影响。结果表明,随着过渡层弹性模量的增加,径向应力和轴向应力在界面处的最大值均减小,而剪应力的最大值则增大；随着过渡层热膨胀系数的增加,上述各应力分量在界面处的最大值均增大；受过渡层特性影响最敏感的是剪应力。

摘要： 简要介绍了国外著名公司在金刚石涂层设备产业化方面的进展,详细说明了金刚石涂层硬质合金车刀、铣刀和钻头的使用性能。

摘要： 采用电子增强热丝CVD法,在三种不同WC晶粒度的硬质合金衬底表面(牌号为YG6,晶粒度分别为0.5,1.5和3μm)上涂覆一层金刚石薄膜.经电子扫描电镜(SEM)、拉曼光谱分析、压痕试验等研究发现:硬质合金衬底上的WC晶粒度大小对所制备的金刚石薄膜表面粗糙度、附着力大小以及金刚石质量等均有重要影响.这对于金刚石薄膜涂层工艺参数的优化以及金刚石涂层工具的推广应用都将具有积极的意义.

摘要： 降低表面粗糙度是改善金刚石涂层刀具使用性能的有效手段.本文采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)金刚石膜,通过在沉积过程中调整工艺参数,先后在硬质合金基体上沉积了2层不同的金刚石薄膜.研究了基体位置、甲烷浓度等对薄膜表面形貌的影响.用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和压痕法对样品进行了分析测试,结果表明,该方法在保证金刚石涂层质量的同时有效降低了薄膜表面的粗糙度,表面粗糙度值Ra＜0.2μm.

摘要： 使用固体渗硼的方法,可以使硬质合金表层的Co转变为Co的硼化物,而后者在化学气相沉积金刚石涂层过程中将表现出不同于Co的催化特性.本文讨论了渗硼预处理对硬质合金衬底上金刚石涂层附着力的影响.实验结果表明,渗硼预处理可以扩展金刚石涂层工艺范围.改善涂层质量的重现性,经渗硼预处理和金刚石涂层之后,硬质合金刀具的切削寿命可以提高至未涂层刀具的20倍以上.

摘要： 以压痕法涂层破碎时的负荷来评估附着力，研究了衬底预处理，ＣＶＤ工艺和涂层厚度对附着力的影响规律，得到了高附着力的ＣＶＤ金刚石涂层制备工艺。

摘要： 本文采用划痕实验探索了综合表征金刚石膜基结合力的方法．在CETR摩擦试验机的微划痕测试仪对热丝化学气相沉积制备的膜基结合力进行划痕实验，运用划痕仪所测的声发射数据、摩擦力数据及光学、电子扫描划痕形貌来综合评定膜基结合力。评定结果表明，单一的声发射图谱或摩擦力曲线不能准确判定膜基结合力的表征值临界载荷，声发射图谱、摩擦力曲线与划痕形貌综合评定临界载荷结果才可信。

摘要： 在微波等离子体CVD中,在直径为0.8mm硬质合金钻头上进行沉积金刚石涂层的研究。在沉积前,用硝酸(HNO3:H2O=1:4)腐蚀60s,以去除表面的Co。在金刚石涂层沉积过程中,钻头尖端在微波电磁场中产生辉光放电现象,导致钻头尖端刃部很难获得金刚石涂层。通过使用金属丝屏蔽的方法改变钻头周围的微波电磁场分布,成功地采用微波等离子体CVD法在钻头上沉积出了金刚石涂层。用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和激光拉曼光谱对基体和薄膜进行了表征。结果表明,金刚石薄膜表面比较光滑,晶粒尺寸较小,涂层质量良好;在铝基复合材料上钻孔测试表明,薄膜的附着力也较高。

摘要： 本发明涉及一种宽范围钴含量硬质合金表面制备金刚石涂层的方法及具有金刚石涂层的工模具，等离子束轰击辅助阳极表面的轻稀土混合物粉末时，导致少量稀土元素挥发到工作气体中，实现硬质合金样品表面层中钴相的快速高效氮化预处理，转变为高温稳定的氮化物钴相，采用超声研磨植晶、热丝化学气相沉积法在硬质合金样品表面制备金刚石涂层，表层钴相已经被转化成高温稳定的氮化物钴相，氮化物钴在金刚石涂层的制备过程中不扩散，导致含钴氮化物相与硬质合金基体的结合更加紧密，对于亚表面深层处未转变钴相的向外扩散形成阻挡，另一方面表层钴相原位转化为Co4N，表面层结构致密，硬度增加，有利于在其表面获得高结合力的金刚石涂层。

摘要： 本发明公开了一种金刚石涂层的制备方法及其制得的金刚石涂层、刀具，涉及金刚石薄膜技术领域。金刚石涂层的制备方法包括以下步骤：用纳米金刚石悬浮液在表面带正/负电荷的基体上进行植晶，并通过热丝化学气相沉积法生长金刚石，得到金刚石涂层；纳米金刚石悬浮液中纳米金刚石颗粒的带电性与基体表面所带电荷相反。本发明利用静电吸附植晶方式，使分散在溶液中的纳米金刚石颗粒吸附在基体结构件上，通过该方式能大大提高纳米金刚石颗粒在基体上的吸附密度，在基体表面高密度形核，生长后的金刚石涂层附着力强、使用寿命长，涂层粗糙度低、精度高。沉积该涂层的刀具切削寿命久、加工精度高。

摘要： 本发明公开了一种金刚石涂层的制备方法、金刚石涂层及刀具，其中，所述制备方法为：配置多种纳米尺度金刚石颗粒的悬浮液，按照纳米金刚石颗粒的粒度从大到小顺序，将该多种悬浮液依次用于在预处理后的硬质合金基体表面进行植晶，然后通过微波化学气相沉积法生长金刚石，得到金刚石涂层。本发明使用多种尺度纳米金刚石颗粒来植晶，并利用表面活性剂对金刚石颗粒进行润湿和分散，可大大提高植晶过程中基体表面的金刚石颗粒密度，使晶种充分覆盖基体表面，表面颗粒尺度丰富，所生长涂层表面光滑，兼具良好的硬度和耐磨性。

摘要： 本发明涉及一种含钴硬质合金表面制备金刚石涂层的方法及具有金刚石涂层的工模具，对样品表面进行喷砂、洁净处理，为超声研磨植晶阶段中金刚石微粒的高密度、均匀化以及生长的金刚石涂层的机械铆合“镶嵌”效应提供理想的基础，提高了植晶均匀性和“镶嵌”效应，选择高铝含量的三元氮化物涂层作为插入层，插入层高温稳定、不会与周围介质反应、对钴的固溶度几乎为零，插入层的热膨胀系数介于金刚石涂层和硬质合金基体之间，可有效地抑制硬质合金基体中的钴元素向外扩散，提高金刚石涂层形核的界面强度和金刚石涂层的质量，以有效提高金刚石涂层的膜基结合力及金刚石涂层自身的质量。

摘要： 本发明公开了一种油水分离金刚石涂层金属网的制备方法、金属网沉积涂层装置、金刚石涂层金属网及其应用，涉及油水分离金属网技术领域。金刚石涂层金属网的制备方法包括以下步骤：采用热丝化学气相沉积法在金属网表面沉积金刚石涂层。本发明还提供了用于上述热丝化学气相沉积的金属网沉积涂层装置。本发明缓解了目前金属网应用于油水分离存在成本高、使用寿命短、油水分离种类有限以及功能容易失效的问题。本发明通过热丝化学气相沉积法以及金属网沉积涂层装置生长纳米金刚石有效避免了金属网在沉积过程中的变形。该方法成膜速率快，制备工艺简单、工艺稳定、成本低，适合工业化生产和大规模工业化使用，得到的金属网油水分离效率高、使用寿命长。

摘要： 本发明公开了一种金刚石涂层的制备方法、金刚石涂层及刀具，其中，所述制备方法为：配置多种纳米尺度金刚石颗粒的悬浮液，按照纳米金刚石颗粒的粒度从大到小顺序，将该多种悬浮液依次用于在预处理后的硬质合金基体表面进行植晶，然后通过微波化学气相沉积法生长金刚石，得到金刚石涂层。本发明使用多种尺度纳米金刚石颗粒来植晶，并利用表面活性剂对金刚石颗粒进行润湿和分散，可大大提高植晶过程中基体表面的金刚石颗粒密度，使晶种充分覆盖基体表面，表面颗粒尺度丰富，所生长涂层表面光滑，兼具良好的硬度和耐磨性。

摘要： 本发明涉及一种宽范围钴含量硬质合金表面制备金刚石涂层的方法及具有金刚石涂层的工模具，等离子束轰击辅助阳极表面的轻稀土混合物粉末时，导致少量稀土元素挥发到工作气体中，实现硬质合金样品表面层中钴相的快速高效氮化预处理，转变为高温稳定的氮化物钴相，采用超声研磨植晶、热丝化学气相沉积法在硬质合金样品表面制备金刚石涂层，表层钴相已经被转化成高温稳定的氮化物钴相，氮化物钴在金刚石涂层的制备过程中不扩散，导致含钴氮化物相与硬质合金基体的结合更加紧密，对于亚表面深层处未转变钴相的向外扩散形成阻挡，另一方面表层钴相原位转化为Co

摘要： 本发明公开了一种金刚石涂层的制备方法及其制得的金刚石涂层、刀具，涉及金刚石薄膜技术领域。金刚石涂层的制备方法包括以下步骤：用纳米金刚石悬浮液在表面带正/负电荷的基体上进行植晶，并通过热丝化学气相沉积法生长金刚石，得到金刚石涂层；纳米金刚石悬浮液中纳米金刚石颗粒的带电性与基体表面所带电荷相反。本发明利用静电吸附植晶方式，使分散在溶液中的纳米金刚石颗粒吸附在基体结构件上，通过该方式能大大提高纳米金刚石颗粒在基体上的吸附密度，在基体表面高密度形核，生长后的金刚石涂层附着力强、使用寿命长，涂层粗糙度低、精度高。沉积该涂层的刀具切削寿命久、加工精度高。

摘要： 本发明涉及一种含钴硬质合金表面制备金刚石涂层的方法及具有金刚石涂层的工模具，对样品表面进行喷砂、洁净处理，为超声研磨植晶阶段中金刚石微粒的高密度、均匀化以及生长的金刚石涂层的机械铆合“镶嵌”效应提供理想的基础，提高了植晶均匀性和“镶嵌”效应，选择高铝含量的三元氮化物涂层作为插入层，插入层高温稳定、不会与周围介质反应、对钴的固溶度几乎为零，插入层的热膨胀系数介于金刚石涂层和硬质合金基体之间，可有效地抑制硬质合金基体中的钴元素向外扩散，提高金刚石涂层形核的界面强度和金刚石涂层的质量，以有效提高金刚石涂层的膜基结合力及金刚石涂层自身的质量。

摘要： 本实用新型涉及金刚石涂层技术领域，尤其涉及一种金刚石涂层预处理装置及金刚石涂层系统，金刚石涂层预处理装置包括送气组件；等离子发射器包括阳极板和阴极板，阴极板和阳极板之间形成有极板腔道，极板腔道的进口与送气组件的出气口连通，等离子发射器用于将极板腔道内的离子源气体电离形成等离子体；第一连通通道与极板腔道的出口连通；金刚石喷射组件，金刚石喷射组件的出口通过第一开关阀选择性地与第一连通通道连通或断开。本实用新型利用等离子体对基材进行清洗和脱钴，并通过设置金刚石喷射组件，对基材进行植晶，极大程度地节省了预处理的时间，并且提高了金刚石涂层生长的结合力。