直流弧光放电等离子体CVD金刚石薄膜中的晶体类型与特征

采用自主研制的直流弧光放电等离子体CVD设备,以甲烷和氢气为气源,在YG 6硬质合金基体上制备出主显晶面为(100)、(111)以及纳米晶粒的金刚石薄膜涂层。SEM观测其晶体类型主要为立方体、八面体、立方八面体,其中以立方八面体为主。随着碳源气体浓度的增加,金刚石晶体的形态会呈现从八面体-立方八面体-立方体顺序转变的趋势;而薄膜的表面形貌呈现从主显(111)晶面-(111)与(100)晶面混杂-主显(100)晶面顺序转变的特征。此外,CVD金刚石薄膜中还存在有许多类似接触孪晶、贯穿孪晶、复合孪晶,以及球形或聚晶晶粒形态的晶体,并且多数孪晶属于类似{111}复合孪晶结构。

直流电晕放电等离子体去除室内空气微生物和颗粒物

采用针-孔式直流电晕放电等离子体净化装置处理室内空气,研究了能量密度、电源极性、电极间距等对微生物和颗粒物去除效率的影响,探讨了微生物和颗粒物去除的机制.结果表明：直流电晕放电等离子体对室内空气中不同粒径的微生物（0.65～2.1 μm、＞2.1 μm）和粗颗粒物（TSP和PM10）有较好的去除效果,但对细颗粒物（PM2.5）去除效果不明显.对于颗粒物的去除,负直流电晕放电优于正直流放电;对于微生物的去除,正电流电晕放电优于负直流放电;放电等离子体去除真菌的效果优于去除细菌的效果.正、负直流电晕放电产生的等离子体组成不同和微生物耐等离子体氧化能力差异是导致上述现象的可能原因.相同条件下,电晕放电装置对颗粒物的去除率低于其对微生物的去除率,这与微生物粒子既能在放电电场中被捕集去除,也能在等离子体的作用下被灭活有关.

等离子体还原四氯化硅生产三氯氢硅试验

进行了用直流放电等离子体法还原四氯化硅生产三氯氢硅的试验,反应器的功率达到30 kW,三氯氢硅单程收率超过了60%,每生产1 kg三氯氢硅耗电4.55 kW.h。通过计算得到了氢气解离度、电离度与温度的关系,归纳出氢气的比定压热容随温度变化的函数,根据试验结果确定了氢气和四氯化硅的最佳进料配比。

等离子体辅助的金属表面氮化的Monte-Carlo模拟

采用快电子和重粒子(N2+,N+,Nf)混合的Monte Carlo模型,计算了氮直流辉光放电等离子体辅助的金属表面氮化过程中,原子态粒子(N+,N)的产生率及氮化粒子(N+,Nf)轰击靶表面的粒子数密度及入射角随气体温度的变化规律.结果表明,粒子(N+,N)的产生率及在靶表面的密度分布都随着放电气体温度的升高而减少;粒子(N+,Nf)在工件表面的分布均匀且主要表现为小角入射,入射角的分布受温度的影响较小.模拟结果与实验结果符合得较好.

氩气对直流弧光放电PCVD金刚石薄膜晶体特征的影响

本文采用自主研制的直流弧光放电等离子体CVD设备,在YG6硬质合金基体上进行了不同氩气流量下金刚石薄膜的制备研究。采用SEM对金刚石薄膜的晶体特征进行了观察。结果表明,氩气对直流弧光放电等离子体CVD金刚石薄膜的晶体特征有明显影响。在CH4/H2恒定时(0.8%),硬质合金基体上制备的金刚石薄膜表面形貌随Ar流量增加而变化的规律,即从以(111)八面体晶面为主→(111)和(100)立方八面体混杂晶面→以(100)立方体晶面为主→菜花状的顺序转变;当Ar流量为420～700mL/min时,金刚石晶粒的平均尺寸由1.5μm逐步增大到7μm;Ar流量为700～910mL/min时,金刚石晶粒的平均尺寸由7μm急剧减小到纳米尺度,约50nm。

基底温度复合控制对化学气相沉积纳米金刚石薄膜的影响

采用自主研制的具有基底温度开-闭环复合自动控制系统的直流弧光放电PCVD设备,当开环流量不同时,在硬质合金基体表面分别进行了纳米金刚石薄膜制备研究。并采用SEM、XRD、激光Raman光谱仪对所制备薄膜的形貌、物相和品质进行了分析。研究结果表明,当开环流量从10→5→15→20mL/min变化时,所制备纳米金刚石薄膜的表面粗糙度及石墨成分会随之增加,金刚石晶粒转变为以(110)面生长为主,且尺寸增大;并加剧了硬质合金基体中Co相粘结剂向基体表面的扩散。温控中基底温度的波动(稳定性)是影响纳米金刚石薄膜生长性能的主要原因。

电化学两步处理对精磨YG6硬质合金性能及金刚石涂层的影响

采用电化学两步腐蚀法进行表面预处理研究,探讨了电化学腐蚀中电流类型、腐蚀时间等参数对精磨YG6硬质合金基体的影响;在此基体上,采用直流弧光放电等离子体CVD法制备了金刚石薄膜,并采用SEM、激光拉曼光谱仪、原子吸收分光光度计、电动轮廓仪、洛氏硬度计等进行了表征。结果表明:直、交电化学腐蚀都可以有效地去除YG6硬质合金基体表面因开刃精磨而形成的结构复杂的WC"表皮"。但交流电化学对精磨基体的腐蚀效率较低,处理后基体表面性能较差,不利于金刚石薄膜的形核与生长。而直流电化学两步法可以通过电化学腐蚀时间、酸蚀时间来有效调控基体表面微观结构、Co含量与机械性能,在直流1 A电化学腐蚀5min,王水再腐蚀90s后的精磨硬质合金基体上获得了较高品质、膜基附着性能的金刚石涂层,适合作为精磨基体前处理技术。