金刚石刀具性能及其应用研究

描述了金刚石的物理特性,对金刚石刀具的分类及其性能行了介绍,包括天然金刚石、聚晶金刚石、聚晶金刚石复合片、化学气相沉积金刚石涂层刀具。分析和对比了不同类型金刚石刀具的应用场合,为企业在加工难加工材料时选用超硬金刚石材料刀具时提供参考。

H_2-O_2混合气氛刻蚀制备金刚石纳米晶薄膜

提供了在镜面抛光Si衬底上沉积平滑的纳米金刚石(NCD)薄膜的方法。采用微波等离子体化学气相沉积(CVD)系统,利用H2、CH4和O2为前驱气体,在镜面抛光的Si基片上制备了直径为5 cm的NCD薄膜,用扫描电镜(SME)和共焦显微拉曼光谱分析其表面形貌和结构特点。分析表明,利用这种方法可以制备出高sp3含量的NCD薄膜。通过与沉积时间加长而沉积条件相同情况下合成的金刚石微晶薄膜形貌相对比,分析了H2-O2混合气氛刻蚀制备NCD薄膜的机理。分析表明,基底的平滑度对O2的刻蚀作用起到重要的影响;在平滑的基底上,含量较少的O2的刻蚀作用也很明显;随着基底的平滑度下降,混合气氛中O2的刻蚀作用逐渐减弱。

纳米金刚石膜的成核及生长特性研究

采用直流等离子体喷射化学气相沉积（DC arc plasma jet）系统制备了纳米金刚石膜（NCD）,研究了不同的金刚石成核剂溶液对NCD膜的成核及生长的影响。研究表明,在成核剂溶液中添加二甲基亚砜（DMSO）后成核密度明显得到提高,而且制备的NCD膜晶粒分布均匀、致密。当金刚石粉体作为成核剂时,随着其粒径的增大,NCD膜成核密度下降,晶粒的尺寸均匀性也变差,而粒径为5nm的金刚石纳米粒子作为成核剂时,NCD膜晶粒间结合致密、颗粒分布均匀。最后,选择5nm的金刚石纳米粒子和丙酮/DMSO配制的分散液作为成核剂配方,经过60min的生长,制备了粒径为50~70nm的结晶性和品质良好的NCD膜,适用于高频声表面波（SAW）器件及各种光学窗口的研制。