一種金剛石涂層的制備方法
三水錳礦 / 2021-11-06
一種金剛石涂層的制備方法
金剛石涂層是21世紀(jì)的一種新型功能材料，具有高強(qiáng)度、高摩擦磨損性能、高熱導(dǎo)率和化學(xué)穩(wěn)定性,有廣泛的應(yīng)用前景。
出現(xiàn)的問(wèn)題：
1.涂層韌性不足。
2.涂層與基體容易脫落。
出現(xiàn)的原因：
1.涂層與基體是其技術(shù)的主要瓶頸導(dǎo)致涂層韌性不足。
2.涂層與基體容易脫落，限制了金剛石涂層的應(yīng)用空間。
解決方法：
1.一個(gè)對(duì)基體表面進(jìn)行預(yù)處理的步驟；首先對(duì)基體表面進(jìn)行超聲波處理，將基體依次放入到去離子水、乙醇和丙酮溶液中超聲清洗5~15分鐘，待清洗完成后，將基體烘干。
2.將基體放置在cvd實(shí)驗(yàn)臺(tái)反應(yīng)臺(tái)上，將需要嵌入的質(zhì)地較軟的納米固體顆粒放置在基體表面上，納米固體顆粒均勻分布在基體表面；所述的固體顆粒材料的硬度低于基體材料的硬度。
3.一個(gè)制備金剛石涂層的步驟，設(shè)置cvd金剛石涂層的制備參數(shù)形核階段：反應(yīng)壓力-99.7kpa、氫氣流量240sccm、碳源流量100sccm。生長(zhǎng)階段：生長(zhǎng)mcd涂層時(shí)，反應(yīng)壓力-97.3kpa、氫氣流量240sccm、碳源流量80sccm、氬氣流量150sccm；生長(zhǎng)ncd涂層時(shí)，反應(yīng)壓力-100.1kpa、氫氣流量240sccm、碳源流量90sccm、氬氣流量150sccm。制備涂層期間，用四根鉭絲作為加熱源，鉭絲之間相互間隔為20cm，鉭絲距基體表面為16cm；形核階段，加熱功率為5800w，時(shí)間為30min；生長(zhǎng)階段，加熱功率為6000w，時(shí)間為6小時(shí)。
解決方案：
本發(fā)明在化學(xué)氣相沉積法制備生長(zhǎng)金剛石涂層之前，基體上均勻放置質(zhì)地較軟的納米固體顆粒，而后按照原有金剛石涂層制備工藝生長(zhǎng)出金剛石涂層。其中，所放置的納米固體顆粒的硬度小于基體的硬度，同時(shí)保證納米固體顆粒均勻性的放置在基體表面，金剛石涂層厚度大于放置在基體表面上的納米固體顆粒的厚度，保證納米固體顆粒完全被金剛石涂層覆蓋。利用放置在基體表面的質(zhì)地較軟的納米固體顆粒吸收外界作用于金剛石涂層的沖擊應(yīng)力，降低外界沖擊力對(duì)超硬金剛石涂層的破壞，保持金剛石涂層的完整性，避免涂層出現(xiàn)脫落，提高了涂層的韌性，從而提升了涂層整體品質(zhì)。采用金剛石涂層制備工藝簡(jiǎn)單便捷，僅需要在涂層制備前添加一道工序，且加入的納米固體顆粒的投入非常少，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)，同時(shí)，可以顯著提高金剛石涂層的韌性及整體品質(zhì)。
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