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如何提高CVD金刚石涂层刀具的附着力?有哪些方法?

浏览数:29 发布于:2021-10-08

化学气相沉积金刚石表面涂层进行刀具是通过分析化学气相沉积在硬质合金作为基体上沉积一层具有非常薄的金刚石结构薄膜而制成的刀具,具有高硬度、耐磨性、导热性和低摩擦系数。目前存在制约CVD金刚石涂层刀具技术发展的主要研究问题是金刚石膜与基体附着力差,涂层容易出现脱落,导致刀具使用寿命可以降低,切削性能差。那么,有没有办法提高刀具涂层的附着力?不说了,另有。奥尔边肖与人人分享了如何提高CVD金刚石涂层刀具的附着力,希望对需要的读者有所帮助。
  一、表面预处理
  1.表面净化和粗糙化
  基体进行净化和粗化处理的主要研究目的是去除硬质合金刀具设计制造发展过程中我们不可为了避免地残留在基体表面的污染物、吸附物和氧化物,改变基体表面的微观经济结构,去除细胞表面可以附着强度低的WC颗粒,增加学生反应气源与基体的接触建筑面积,增加导致基体表面的表面能,提高我国金刚石在异质基体上的成核密度,从而不断增强薄膜与基体的附着力。常用的方法有:化学清洗、液体超声波清洗、机械研磨微粉镶嵌、液体超声波处理等。
  2.表面植晶处理
  由于我国金刚石的高表面能,一般企业很难在非金刚石作为基体上成核。在基体表面,低强度的WC颗粒被金刚石粉(金刚石石膏)去除,用金刚石粉研磨基体产生的“种子”效应可以大大提高金刚石的形核密度。用纳米金刚石粉超声研磨硬质合金基体可以获得较高的成核密度(2x10/mm2),大大提高金刚石膜与基体的附着力。


  其次,去除或稳定刀具表面的钴元素
  大量研究实验分析结果可以表明,钴作为一个硬质合金基体中的结合相,不仅能够抑制了金刚石的成核和生长,而且降低了金刚石涂层与基体的结合力。为了抑制粘结金属钴的不利影响,通过酸蚀刻、等离子蚀刻、化学试剂净化、等离子体通活、化学反应代替钴元素和激光照射等手段,基本消除了钴粘结相的不利影响,提高了金刚石薄膜和碳化物工具基质的粘结性能。
  如何提高金刚石涂层刀具的附着力
  第三,施加中间过渡层
  金刚石的物理性质与大多数基体材料有很大不同。为了消除薄膜和衬底之间晶格失配和热膨胀系数差异引起的内应力,防止沉积过程中薄膜和衬底之间的直接反应,防止碳渗透到衬底中,防止元素钴在沉积温度下从衬底深度扩散到表面,从而影响金刚石的生长, 首先可以在衬底上生长一层或多层过渡层(厚度为0.01 ~ 1微米),过渡层的物理性质介于衬底材料和金刚石膜之间。选择中间过渡层时应遵循的几个原则:
  (1)热膨胀影响系数比较适中,可以通过释放金刚石膜与基体材料之间的热应力;
  (2)与金刚石膜、硬质合金附着力好;
(3)化学性能稳定,具有一定的机械强度;
  (4)它可以与元素钴反应形成稳定的化合物,或者防止元素钴在高温下扩散到涂层中形成阻挡层。
  目前,硬质材料合金进行刀具以及沉积的常见问题过渡层有钛粉和金刚石粉作为烧结层、铌/银/铌过渡层、钨/金刚石主要成分分析梯度层、无序碳过渡层、类金刚石膜、W/WC过渡层等。过渡层的制备过程虽然复杂,但经过适当调理的过渡材料可以充分发挥过渡层的功能要求,提高工具性能。
以上内容是提高CVD金刚石涂层刀具附着力的三项主要技术措施,对相关问题感兴趣的读者可以了解。态锐仪器是一家专注于CVD和ALD薄膜沉积技术,集装备设计制造与应用工艺开发为一体的科技型高新技术企业。致力于先进薄膜封装领域,为显示、新能源、微电子、医疗等领域的客户提供从研发到量产不同阶段的设备和技术解决方案。


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