纳米金刚石复合镀铬

材料保护 2004年7月第37卷第7期

工艺研究

纳米金刚石复合镀层制备工艺的研究

王立平,高 燕,刘惠文,徐 洮

(中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州730000)

[摘 要] 纳米金刚石复合镀层具有金刚石和纳米颗粒的双重特性,应用前景广阔。采用复合电镀法制备了N-i纳米金刚石复合镀层,考察了阴极电流密度、镀液pH值以及搅拌强度对纳米复合镀层显微硬度的影响,并分析了N-i纳米金刚石复合镀层的共沉积过程。结果表明,选择适当的共沉积工艺参数,可以制备出同底材结合牢固,金刚石微粒弥散较均匀的高硬度纳米复合镀层,基质Ni中金刚石粒子的含量与镀面的机械俘获粒子的能力有关。

[关键词] 复合镀层;纳米金刚石;显微硬度;工艺参数[中图分类号]

TQ153.2 [文献标识码] A [文章编号] 1001-1560(2004)07-0021-02

小临界载荷Lc作为镀层结合强度的度量。

0 引 言

纳米复合镀层所表现出的诸多优异性能已使纳米复合镀技术迅速成为电镀技术发展的又一热点[1]。目前,已经开发出各种纳米结构的耐磨减摩、装饰防护、耐高温以及电子复合镀层[2]。利用炸药爆炸法合成的纳米金刚石是目前所有方法中得到的最细的金刚石超粉,它不仅具有

涂层金刚石刀具综述

1 引言

随着汽车、航空和航天等工业的发展，有色金属及合金、纤维增强塑料、纤维增强金属以及石墨、陶瓷等新型先进材料越来越多的应用到这些工业产品中，这对机械加工提出了高效率，高精度等要求，普通刀具已经不能满足需求，而迫切需要一种耐磨性更高、能稳定实现高精、高效、寿命更长的超硬刀具。金刚石涂层刀具因其具有十分接近天然金刚石的硬度和耐磨性、高的弹性模量、极高的热导率、良好的自润滑性和化学稳定性等优异性能，成为加工难加工材料的理想刀具。

化学气相沉积（CVD）金刚石问世于20世纪80年代初[1]，1987年美国的Crystallume公司率先在CZ硬质合金刀片上沉积金刚石涂层。1995年瑞士的Sandvik公司与美国的Balzers AG公司合作建立了一条金刚石涂层生产线。1997年日本的刀具公司在北京展出了他们的金刚石涂层刀具。目前，国外已有金刚石涂层的丝锥、钻头、绞刀、立铣刀及可转位刀片等产品出售[2]，很多公司推出了自己的金刚石涂层产品，并且一些产品已进入了商品化阶段，如美国的Norton公司、SP3公司，欧洲的Balzers公司、Cemen Cone公司、Sandivik公司、美国诺顿公司等。图1.1为国外生产的金刚石涂层

金刚石锯片制备流程

作者：湖北银天锯业

金刚石锯片制备流程

金刚石锯片的制备流程 1.金刚石锯片基体去油 2.金刚石锯片焊接工艺 3.金刚石锯片焊接强度检测 4.金刚石锯片水平度检测 5.金刚石锯片抛光打磨 6.金刚石锯片开刃 7.金刚石锯片喷漆处理 8.金刚石锯片成型 9.金刚石锯片激光打标

金刚石锯片制备流程

金刚石锯片的制备流程 10.金刚石锯片塑封 11.金刚石锯片打包 12.金刚石锯片包装后形态 13.金刚石锯片装车发货 14.金刚石锯片发货出厂

热丝化学气相沉积

大连理工大学

硕士学位论文

热丝化学气相沉积法制备纳米金刚石薄膜

姓名：任瑛

申请学位级别：硕士

专业：材料学

指导教师：张贵锋

20090601

热丝化学气相沉积

大连理工大学硕士学位论文

摘要

采用热丝化学气相沉积（ＨＦＣＶＤ）法，以ＣＨ棚２混合物气体为气源，通过改变沉积气压、甲烷浓度、添加不同浓度的氩气及施加负脉冲偏压，在（１００）单晶硅、不锈钢及钛片上，沉积了纳米金刚石（ＮＣＤ）薄膜。利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、原子力显微镜（ＡＦＭ）、Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、拉曼光谱仪（Ｒａｍａｎ）及透射电镜（ＴＥＭ）对金刚石薄膜的表面形貌和结构特征进行分析。

实验结果表明：晶粒尺寸随着沉积气压的降低而减小。金刚石的（１１１）、（２２０）、（３１１）ＸＲＤ衍射峰强度也逐渐减弱。当气压为２ｘ１０３Ｐａ时，制备的薄膜具有纳米金刚石的结构特征，表现为１３３０ｃｍ。１附近出现金刚石特征拉曼峰，１５８０ｃｍ。１附近存在石墨特征峰，且１１５０ｃｍ‘１处出现微弱的散射峰。在Ｃ啪混合气体中加入氩气，随着氩气浓度的增大，薄膜的晶粒尺寸逐渐减小。当氩气浓度为９８％时，高分辨电子显微照片及电子衍射谱分析，发现薄膜含有纳米金刚石颗粒及一定量的非晶碳相。同时发现，晶粒细化导致薄膜内

热丝化学气相沉积

大连理工大学

硕士学位论文

热丝化学气相沉积法制备纳米金刚石薄膜

姓名：任瑛

申请学位级别：硕士

专业：材料学

指导教师：张贵锋

20090601

热丝化学气相沉积

大连理工大学硕士学位论文

摘要

采用热丝化学气相沉积（ＨＦＣＶＤ）法，以ＣＨ棚２混合物气体为气源，通过改变沉积气压、甲烷浓度、添加不同浓度的氩气及施加负脉冲偏压，在（１００）单晶硅、不锈钢及钛片上，沉积了纳米金刚石（ＮＣＤ）薄膜。利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、原子力显微镜（ＡＦＭ）、Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、拉曼光谱仪（Ｒａｍａｎ）及透射电镜（ＴＥＭ）对金刚石薄膜的表面形貌和结构特征进行分析。

实验结果表明：晶粒尺寸随着沉积气压的降低而减小。金刚石的（１１１）、（２２０）、（３１１）ＸＲＤ衍射峰强度也逐渐减弱。当气压为２ｘ１０３Ｐａ时，制备的薄膜具有纳米金刚石的结构特征，表现为１３３０ｃｍ。１附近出现金刚石特征拉曼峰，１５８０ｃｍ。１附近存在石墨特征峰，且１１５０ｃｍ‘１处出现微弱的散射峰。在Ｃ啪混合气体中加入氩气，随着氩气浓度的增大，薄膜的晶粒尺寸逐渐减小。当氩气浓度为９８％时，高分辨电子显微照片及电子衍射谱分析，发现薄膜含有纳米金刚石颗粒及一定量的非晶碳相。同时发现，晶粒细化导致薄膜内

前言

1.金刚石的性质和用途。

金刚石是一种在机械、热学、光学、化学、电子学等方面具有极限性能的特殊材料。图1为金刚石的空间晶格的一个晶胞。与其他材料相比，金刚石具有最大的原子密度（176 atoms/nm3），最大可能的单位原子共价键数目（4），极强的原子键合能（）。这使得金刚石具有许多极限性质：最高硬度，最高热导率，最高传声速度，最宽透光波段，抗强酸强碱腐蚀，抗辐射，击穿电压高，介电常数小，载流子迁移率大，既是电的绝缘体，又是热的良导体，而掺杂后又可成为卓越的P型或N型半导体。

图1 立方金刚石的晶胞空间结构示意图

人造金刚石的应用领域十分广泛，几乎涉及国计民生的各个领域，小到家庭装修，大到微电子及航空航天等高技术领域。金刚石的推广应用在光学玻璃冷加工、地质钻探、陶瓷、汽车零件等机械加工，金属拉丝等方面引起了个革命性的工艺改革。表1列出了金刚石的一些极限性能和用途。

表1 金刚石的一些极限性能和用途

性能应用

2．人造金刚石合成的历史

由于金刚石的优越性质，长期以来它一直成为人们感兴趣的研究对象。早在

1772年，法国化学家Antoine L. Lavoisier发现金刚石燃烧的产物是CO

，1792

2

年，S. Tennan发现金刚石是碳的一种结晶形态。从

鲐第２期

【化学镀】

０璺燃Ｖ『ｏＩ．３２Ｎｏ．２

微米金刚石化学复合镀工艺及镀层性能

孙海影，陈华，一ｃ，吴兵

（长春工业大学先进结构材料省部共建教育部重点实验室，吉林长春１３００１２）

摘要：采用化学复合镀法在低碳钢表面镀覆Ｎｉ—Ｐ—金刚石复合镀层。化学镀基础镀液含硫酸镍２５ｇ／Ｌ、次磷酸钠２５ｇ／Ｌ、结晶乙酸钠１５ｇ／Ｌ和柠檬酸钠１０∥Ｌ，ｐＨ为４～５，温度８０～８５ｏＣ。金刚石颗粒的平均粒径为５ｕｍ。比较了直接复合镀及两步复合镀工艺分别所得镀层的微观形貌。借助材料表面微纳米力学测试仪及磨损试验机研究了复合镀层的性能。先化学镀Ｎｉ＿Ｐ合金３０ｍｉｎ，然后在机械间歇搅拌下加入金刚石０．４∥Ｌ，再复合镀ｌＯｍｉｎ，可使金刚石颗粒均匀地镶嵌在镍基镀层中，并有一部分凸出镀层表面，从而增大了镀层的摩擦因数及与Ｇｃｒｌ５相对面的咬合力。金刚石复合镀层的干摩擦因数可达０．５１８。动载条件下未出现脱落现象。

关键词：微米金刚石；镍磷合金；化学复合镀；形貌；摩擦；

磨损

中图分类号：ＴＧｌ７８；ＴＱｌ５３．２文献标志码：Ａ

文章编号：１００４—２２７ｘ（２０１３）０２一００２２—０４

ＥｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｐｌａｔｉｎｇｐｒＯｃｅｓｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ

ｎｉｃｋｅｌ

工艺?

装备 文章编号:100320794(2003)0520050202

单晶金刚石刀具的加工

李　智,马　勇

(大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116024)

摘要:主要介绍了单晶金刚石刀具原料的选择、晶体的定向、加工步骤和方法,以及加工过

程中需要注意的一些问题,分析了单晶金刚石刀具研磨的机理。最后提出了一些关于加工单晶金

刚石刀具的新想法。

关键词:单晶金刚石;晶体定向;磨削率中图号:TG 711文献标识码:A 　　金刚石作为一种超硬材料,用在精密或超精密

加工的刀具上。尤其单晶金刚石由于它的特殊性,使得它在超精密加工中具有不可替代的地位,但目前加工单晶金刚石刀具仍然是一项很难进行的工作。1　单晶金刚石刀具的选料与定向

制作单晶金刚石刀具第1步工作就是选料,根据不同的加工条件、方法,选择合适的原材料不仅可以保证刀具的质量,而且可以避免浪费金刚石原材料而增加加工成本。一般刀具用金刚石原材料要求晶体完整、无裂痕,晶体表面应该尽量平整,最小直径一般应不小于4mm ,重量为0.7～3ct

。

由于刀具的要求,或金刚石形状所决定,有时候需要将金刚石原石分割。金刚石具有平行(111)完全解理,金刚石中的碳原子与碳原子之间是以较大力量的共价键结合在一起的。但是在金刚石结

鲐第２期

【化学镀】

０璺燃Ｖ『ｏＩ．３２Ｎｏ．２

微米金刚石化学复合镀工艺及镀层性能

孙海影，陈华，一ｃ，吴兵

（长春工业大学先进结构材料省部共建教育部重点实验室，吉林长春１３００１２）

摘要：采用化学复合镀法在低碳钢表面镀覆Ｎｉ—Ｐ—金刚石复合镀层。化学镀基础镀液含硫酸镍２５ｇ／Ｌ、次磷酸钠２５ｇ／Ｌ、结晶乙酸钠１５ｇ／Ｌ和柠檬酸钠１０∥Ｌ，ｐＨ为４～５，温度８０～８５ｏＣ。金刚石颗粒的平均粒径为５ｕｍ。比较了直接复合镀及两步复合镀工艺分别所得镀层的微观形貌。借助材料表面微纳米力学测试仪及磨损试验机研究了复合镀层的性能。先化学镀Ｎｉ＿Ｐ合金３０ｍｉｎ，然后在机械间歇搅拌下加入金刚石０．４∥Ｌ，再复合镀ｌＯｍｉｎ，可使金刚石颗粒均匀地镶嵌在镍基镀层中，并有一部分凸出镀层表面，从而增大了镀层的摩擦因数及与Ｇｃｒｌ５相对面的咬合力。金刚石复合镀层的干摩擦因数可达０．５１８。动载条件下未出现脱落现象。

关键词：微米金刚石；镍磷合金；化学复合镀；形貌；摩擦；

磨损

中图分类号：ＴＧｌ７８；ＴＱｌ５３．２文献标志码：Ａ

文章编号：１００４—２２７ｘ（２０１３）０２一００２２—０４

ＥｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｐｌａｔｉｎｇｐｒＯｃｅｓｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ

ｎｉｃｋｅｌ

宽禁带半导体金刚石

电子科技2004年第7期（总第178期）

宽禁带半导体金刚石

李发宁，张鹤鸣，戴显英，朱国良，吕 懿

（西安电子科技大学微电子所， 陕西 西安 710071）

摘 要 较详细地叙述了当前国内外正处在研究热潮中的金刚石半导体的优越性质、发展状况及其应用和潜在的应用前景。同时分析和比较了金刚石薄膜的各种制备方法，可以看出微波等离子体化学汽相沉积法是较好的制备金刚石薄膜的生长技术，并且分析了该技术的特点和优势。该法在保持适当氩气氛和施加衬底负偏压下还可进一步提高金刚石膜的生长速率和质量。对于金刚石异质（在硅衬底上）成核的基本机理也进行了分析。最后，阐述了研究金刚石半导体薄膜目前需要解决的关键问题及其发展方向。

关键词 宽禁带；金刚石；MPCVD；大功率 中图分类图 TN304.1+8

1 引 言

目前，作为宽禁带半导体材料,金刚石、GaN和SiC都是国内外近年来研究的热点,但是金刚石表现出比GaN和SiC更优越的半导体性能。金刚石禁带宽，热导率高，击穿电场强，很适于制造高温、高压、大功率和强辐射条件下工作的半导体器件和电路。并且它从紫外到远红外很宽的波长范围内具有很高的光谱透射性能，是大功率红外激光器和探测器的理想材料。同时它又具有