高雪艳
,
钟强
,
李晓静
,
黑鸿君
,
高洁
,
申艳艳
,
贺志勇
,
刘小萍
,
于盛旺
人工晶体学报
采用双辉等离子表面冶金技术,在金刚石自支撑膜表面制备了W金属层.借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-射线衍射仪(XRD)等分别对金属化后的金刚石膜的微观形貌、元素分布及物相组成进行了表征与分析;并通过测试Ag-Cu钎焊的金刚石膜-硬质合金刀片样品的剪切强度,评价金属层与金刚石膜的结合强度.实验结果表明:所制备的W金属层连续、致密,由大量纳米尺度的颗粒状团聚物构成;在金属层与金刚石界面一定深度区域内,存在W和C元素的相互扩散,并且反应生成了WC、W2C等金属碳化物颗粒,表明金属层与金刚石膜之间已形成了牢固的化学键合.
关键词:
金刚石自支撑膜
,
双辉等离子表面冶金技术
,
W金属层
,
元素扩散
郑可
,
钟强
,
高洁
,
黑鸿君
,
申艳艳
,
刘小萍
,
贺志勇
,
于盛旺
人工晶体学报
使用自行研制的频率为2.45 GHz的TYUT型MPCVD装置,以H2和CH4为气源,在功率为8 kW、基片温度为1000℃、气体流量为100～800 sccm条件下,进行了直径为65 mm的大面积金刚石膜的沉积实验.使用扫描电镜、X射线衍射仪、数字千分尺和Raman光谱仪等仪器分别对金刚石膜的表面形貌、取向、厚度和品质进行了表征.实验结果表明,气体流量的变化会对金刚石膜的晶粒尺寸,晶体取向,沉积速率,厚度均匀性和品质产生较大的影响.气体流量在300～600 sccm范围内制备的金刚石膜才兼具晶粒尺寸均匀性好、表面缺陷少和品质高的优点.
关键词:
气体流量
,
MPCVD
,
金刚石膜
,
均匀性
,
晶粒取向
,
品质
于盛旺
,
李晓静
,
张思凯
,
范朋伟
,
黑鸿君
,
唐伟忠
,
吕反修
功能材料
使用自行研制的新型MPCVD装置,以H2-CH4为气源,在输入功率为5kW,沉积压力分别为13.33、26.66kPa和不同的甲烷浓度下制备了金刚石膜。利用等离子体发射光谱法对等离子体中的H原子和含碳的活性基团浓度进行了分析。用扫描电镜、激光拉曼谱对金刚石膜的表面和断口形貌、金刚石膜的品质等进行了表征。实验结果表明,使用新型MPCVD装置能够在较高的功率密度下进行金刚石膜的沉积;提高功率密度能使等离子体中H原子和含碳活性基团的浓度明显增加,这将提高金刚石膜的沉积速度,并保证金刚石膜具有较高的质量。
关键词:
新型MPCVD装置
,
金刚石膜
,
功率密度
,
生长速率
于盛旺
,
黑鸿君
,
胡浩林
,
范朋伟
,
张思凯
,
唐伟忠
,
吕反修
人工晶体学报
以氢气和四甲基硅烷作为先驱气体,采用微波等离子体化学气相沉积法,不同沉积压力条件下、在YG6硬质合金表面制备了的SiC涂层.利用SEM、EDS、XRD、划痕测试法对SiC涂层的表面形貌、相组成和附着力进行了分析.实验结果表明,在较低的压力下,SiC涂层为胞状的纳米团聚物,且胞团的尺度随压力的升高而变小；随着压力的升高,胞状SiC开始并最终全部转变为片层状SiC,并在此过程中伴随着颗粒状Co2Si的形成与长大；随着压力的继续升高,片层状SiC开始转变为须状SiC.胞状SiC向片层状SiC的转变会使涂层致密度提高,而涂层对硬质合金衬底的附着力也会随之增强；Co催化作用的上升引起的片层状SiC向须状SiC的转变会导致SiC涂层的附着力明显降低.以具有片层状特征的SiC作为过渡层,可在未经去Co酸蚀预处理的硬质合金衬底上制备出具有较好附着力的金刚石涂层.
关键词:
SiC涂层
,
硬质合金
,
沉积压力
,
金刚石涂层
钟强
,
黑鸿君
,
李晓静
,
张阿莉
,
申艳艳
,
刘小萍
,
于盛旺
人工晶体学报
使用自行研制的MPCVD装置,在功率为8 kW条件下、气体由四种方式进出反应腔体时,在直径65 mm的Si基片上制备了金刚石膜.分别利用数字千分尺和Raman光谱对金刚石膜的厚度和品质均匀性进行了表征.使用Comsol软件模拟了不同进出气方式下腔体内部气体流场的分布,并分析了气体进出方式与所制备金刚石膜均匀性之间的关系.研究表明,反应气体进出位置的改变对等离子体的状态没有明显的影响,但对膜的厚度和品质均匀性有影响较大.气体由中间腔体侧壁上的进气孔进入时,容易造成膜厚度和品质的不均匀性.气体由耦合天线的圆盘中心的进气孔进入时,膜厚度和品质的均匀性明显提高,而由锥形反射体底平面上的出气孔排出时均匀性最优.反应气体流场分布的不均匀性和等离子体区域流速的差异是导致金刚石膜厚度和品质不均匀性的主要原因.
关键词:
气体进出方式
,
MPCVD
,
金刚石膜
,
均匀性
,
流场模拟
王荣
,
刘小萍
,
郑可
,
高洁
,
鲁明杰
,
黑鸿君
,
于盛旺
中国表面工程
doi:10.11933/j.issn.1007-9289.20161202002
针对马氏体不锈钢的表面耐磨性不能满足应用需求,且在钢基表面直接制备SiC涂层会产生与基体结合不良的问题,采用双辉等离子表面冶金技术在4Cr13马氏体不锈钢表面制备SiC/Ta复合涂层,对涂层的组织结构、表面硬度、结合强度和摩擦磨损性能进行研究.结果表明,所制备的SiC/Ta复合涂层厚5～6 μm,由SiC、Ta、Ta2C和TaC相构成.SiC/Ta/基体各层间以扩散连接,与基体结合良好.经双辉等离子表面冶金技术处理后,表面显微硬度由基材的279 HV0.2提高到1 738 HV0.2.4Cr13不锈钢的摩擦学性能也得到明显改善,摩擦因数比基材的平均摩擦因数降低了0.32,磨损率是基材磨损率的4％.
关键词:
4Cr13
,
SiC/Ta复合涂层
,
双辉等离子
,
摩擦磨损
黑鸿君
,
于盛旺
,
刘艳青
,
丁明辉
,
李义锋
,
唐伟忠
人工晶体学报
采用强电流直流伸展电弧化学气相沉积(HCDCA CVD)技术,在Ar、H2和四甲基硅烷(TMS)先驱体组成的混合气体气氛下,在YG6硬质合金衬底表面沉积了SiC涂层.本文对不同TMS流量条件下制备的SiC涂层的沉积速率、表面形貌、化学成分、物相组成以及附着力进行了对比研究.在此基础上,实验选取表面连续致密且附着力良好的SiC涂层作为过渡层进行了金刚石涂层的沉积,并对金刚石涂层的形貌、质量以及附着力进行了表征.实验发现.随着TMS流量的增加,SiC涂层的沉积速率加快,连续和致密性逐渐改善,但其附着力明显降低.连续致密且附着力良好的SiC涂层作为过渡层,可以有效地抑制硬质合金中Co的扩散,消除Co在金刚石涂层沉积过程中的不利影响,获得附着力良好的纳米金刚石涂层.
关键词:
HCDCA CVD
,
SiC过渡层
,
金刚石涂层
,
附着力
黑鸿君
,
李义锋
,
刘艳青
,
唐伟忠
,
马世杰
功能材料
采用强电流直流伸展电弧化学气相沉积(HCDCA CVD)技术在硬质合金微型工具表面沉积了SiC涂层作为过渡层,并在此基础之上制备了金刚石涂层.实验结果表明,采用HCDCA CVD技术在硬质合金表面制备的SiC纳米涂层连续、致密；此过渡层可有效地抑制硬质合金基体中Co的外向扩散,确保在不进行酸蚀去Co预处理的情况下,金刚石涂层对硬质合金基体具有良好的附着力.切削检测的结果表明,实验所制备的SiC过渡层/金刚石涂层的微型铣刀与未涂层微型铣刀相比,切削刃没有切削屑的粘结,且加工后的工件表面上毛刺较少.这些结果表明,SiC过渡层/金刚石涂层硬质合金微型工具将具有优异的加工性能.
关键词:
强电流直流伸展弧化学气相沉积(HCDCA CVD)
,
SiC过渡层
,
金刚石涂层
,
微型工具
