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《武汉工程大学》 2012年
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MPCVD金刚石片的质量分析及其表面金属化与钎焊工艺研究

湛玉龙  
【摘要】:化学气相沉积(CVD)金刚石片刀具具有高精密度,高光洁度和高寿命等许多优点。随着CVD金刚石片技术的发展以及制备成本的降低,金刚石片工具将会逐渐取代其他工具。但是在目前已有的刀具制造工艺流程下,金刚石片与基体的结合强度仍然存在问题,严重影响了刀具的性能。因此有必要研究新的表面金属化工艺以及钎焊工艺,以提高金刚石片与基体的结合强度。 本文比较了分别采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)与直流电弧法制备的金刚石片的质量,并利用多种测试手段(等离子体发射光谱、X射线光电子能谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜)研究了金属杂质Mo原子进入金刚石中的机制、化合态及其对金刚石片内应力和sp~2C含量的影响。结果表明:MPCVD法制备的金刚石片的杂质元素含量及内应力均低于直流电弧法制备的金刚石片。在采用MPCVD法在Mo基体上制备金刚石片的过程中,Mo原子可以以蒸发进入等离子体的方式进入金刚石,并以Mo~(+4)、Mo~(+6)以及介于Mo~(+4)-Mo~(+6)之间的化合态存在。沿MPCVD金刚石片成核面到生长面的方向上,sp~2C的含量会逐渐减小;内应力在成核面上的值较小且呈拉应力,从距离成核面5μm处开始表现为压应力,并逐步向拉应力转变,其大小随着金刚石片厚度增加而减小;在距离成核面30μm左右处,内应力转变为拉应力,此后随着金刚石片厚度进一步增加而增大。 针对MPCVD金刚石片成核面存在含Mo的氧化物和碳化物的现象,研究了氢等离子体对金刚石片成核面的处理工艺,并在此基础上进行镀Ti工艺的研究。结果表明:采用氢等离子体表面处理能有效地将金刚石片成核面钼的氧化物还原生成相应的碳化物,并提高成核面的比表面积和粗糙度,有利于提高金刚石片钎焊后接头的剪切强度。在功率800W,氢气流量135sccm,工作气压14kPa,金刚石片温度922℃,处理120min后,氢等离子体表面处理效果最好。在经过氢等离子体表面处理的金刚石片的成核面上镀Ti前,采用氢等离子体低气压放电预处理能有效去除腔体中的氧,降低成核面Ti的氧化物含量。在Ti片温度升至1300℃左右、镀Ti120min后,金刚石片成核面上的Ti以单质为主,还生成了TiC和TiN,此时金刚石片钎焊后接头的剪切强度最好。 在空气中采用高频感应加热的方式研究了表面金属化后金刚石片的钎焊工艺,结果表明:不同的表面预处理方法对金刚石片钎焊接头的剪切强度有很大的影响,其中采用氢等离子体表面处理后镀Ti的金刚石片钎焊接头的剪切强度最好。当整个钎焊过程施加一定的压力,钎料中助焊剂质量分数为10%左右,钎焊温度880℃,保温时间15s时,金刚石片钎焊接头的剪切强度最高,可以达到174MPa。
【学位授予单位】:武汉工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ164

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冒爱琴;何宜柱;郑翠红;朱伟长;闫勇;李家茂;;金刚石表面金属化的研究现状[J];材料导报;2005年02期
2 郑斌,朱永法,姚文清,王鹤泉,曹立礼,胡为民;金刚石薄膜的表面金属化及与Ti薄膜的界面扩散反应的AES研究[J];材料工程;1998年08期
3 姜志刚;冯玉玲;纪红;郑涛;杨传经;李博;金曾孙;;金刚石厚膜的晶界对耐磨性的影响[J];材料研究学报;2006年03期
4 刘文胜;黄国基;马运柱;彭芬;崔鹏;;助焊剂的研究及发展趋势[J];粉末冶金材料科学与工程;2010年02期
5 武志斌,肖冰,徐鸿钧;金刚石与金属基体钎焊机理的研究[J];工具技术;2000年11期
6 赵志岩;邓福铭;卢学军;徐国军;;CVD金刚石刀具的研究进展与应用现状[J];工具技术;2010年02期
7 卢文壮;左敦稳;徐锋;王珉;;B掺杂CVD金刚石厚膜的应力研究[J];硅酸盐通报;2008年05期
8 张东平,乐德芬,胡一贯;MPCVD金刚石的Raman光谱分析[J];光谱学与光谱分析;2002年02期
9 李丹,谷丰,孙凤莲,赵密;CVD金刚石厚膜及焊接刀具的连接技术[J];哈尔滨学院学报(教育);2003年06期
10 关砚聪,陈玉全,姚德明;Ag-Cu-Ti钎料钎焊单晶金刚石磨粒的研究[J];金刚石与磨料磨具工程;2005年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王华林;CVD金刚石厚膜焊接特性研究[D];吉林大学;2006年
2 项东;金刚石表面化学镀覆技术的应用研究[D];山东大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张维维;赵成林;李广帮;王丽娟;;ANS-OB精炼终点温度预报模型[J];鞍钢技术;2010年02期
2 陈显明;罗承萍;刘江文;李文芳;;镁合金微弧氧化热力学和动力学分析[J];兵器材料科学与工程;2006年03期
3 赵得江;郭学锋;杨文鹏;徐春杰;胡博;高轩;;Mg-Y-Si合金制备及组织分析[J];兵器材料科学与工程;2011年02期
4 袁蝴蝶;尹洪峰;陈盼军;卢琳琳;;原料体系对Ti_3SiC_2合成过程中相组成和显微结构的影响[J];兵器材料科学与工程;2012年01期
5 李晓波;杨瑞霞;王静辉;;溅射时间对AZO薄膜结构以及光电性能的影响[J];半导体技术;2011年05期
6 李在元,翟玉春,田彦文,王天然;铜钼化合物氢还原制备铜钼复合粉研究[J];微纳电子技术;2003年04期
7 段宏伟;庞厚君;;硼对低碳铝镇静钢酸洗钢板性能的影响[J];宝钢技术;2011年06期
8 尹祖平;琚建勇;刘云义;;氟化氢气体法制备氟化钕热力学计算及实验[J];包钢科技;2010年01期
9 陈利平;陈网桦;李春光;彭金华;张幼平;刘荣海;陆立明;;一硝基甲苯硝化过程的热危险性[J];火炸药学报;2008年03期
10 席晓丽,郭艳群,聂祚仁,杨建参,左铁镛;在SPS过程中碳污染的研究[J];北京工业大学学报;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 韩跃新;刘杰;李艳军;张淑敏;赵庆杰;;临江式铁锰矿石深度还原—高效分选技术研究[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
2 刘韧;李海燕;李佳;;提高石英基片Cr/Au掩膜抗腐蚀性的试验性研究[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
3 周国红;张海龙;张昭;王士维;;碳纤维补强氧化锆基复合材料的制备及其力学性能[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
4 祝土富;沈丽如;徐桂东;;磁过滤直流真空阴极弧沉积类金刚石膜的结构和力学性能研究[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
5 甄强;崔园园;余敬世;张中伟;王金明;许正辉;;低烧蚀(后同)碳/碳复合材料中组分的化学设计[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
6 张悦;薛向欣;杨合;刘素兰;;由碳酸钾和含钛高炉渣制备肥料[A];2011新型肥料研发与新工艺、新设备研究应用研讨会论文集[C];2011年
7 陈冷;张建升;毛卫民;;CVD金刚石薄膜的宏观织构与显微组织研究[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
8 罗丽珠;汪小琳;伏晓国;赵正平;刘春荣;;金属Ce表面氧化物的真空稳定性研究[A];2006全国核材料学术交流会论文集[C];2006年
9 穆武第;程海峰;唐耿平;陈朝辉;;直流磁控溅射制备PbTe薄膜[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
10 刘延辉;岑少易;周细应;;磁控溅射制备锌薄膜的工艺与分析[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄芳;高镁磷尾矿回收利用磷、镁的应用基础研究[D];昆明理工大学;2010年
2 陈敬超;反应合成银氧化锡复合材料的合成机制与性能研究[D];昆明理工大学;2009年
3 梅向阳;真空定向凝固法去除硅中金属杂质和晶体生长控制的研究[D];昆明理工大学;2010年
4 高惠民;云母颜料制备及其机理研究[D];武汉理工大学;2010年
5 杨林;用叶蜡石和金红石制备Sialon-TiNC及其在出铁沟浇注料中的应用研究[D];中国地质大学(北京);2011年
6 卢广林;立方氮化硼仿生耐磨复合材料的制备及其研究[D];吉林大学;2011年
7 李洪梅;TiNi形状记忆合金与不锈钢异种材料激光焊研究[D];吉林大学;2011年
8 马紫微;HfO_2薄膜的溅射制备及其性能研究[D];兰州大学;2011年
9 郭小松;热丝化学气相沉积制备硅氢薄膜及其性质的研究[D];兰州大学;2011年
10 陈明;镁合金微弧氧化微区电弧放电机理及电源特性的研究[D];兰州理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王茜;时效处理对快速凝固Cu-Cr合金组织性能的影响[D];河南理工大学;2010年
2 陈成;大气压等离子体在处理废气方面的应用与研究[D];长春理工大学;2010年
3 徐蕙;CuO薄膜和Cu/TiO_x复合薄膜的制备与表征[D];浙江理工大学;2010年
4 王岩;Ca、Sr对AS21合金组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
5 王家华;层状陶瓷Ti_3AlC_2的制备及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王建军;镍钛合金堵闭器钽镀层的制备与性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 林爽;低温前驱体裂解法合成碳化硼粉体的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 林鹏;固相反应型Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷涂层形成机理及力学性能研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 戴玮;化学修饰电极检测亚硝酸盐[D];天津理工大学;2010年
10 张喻;铸型用焓变材料的研究[D];沈阳理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 顾长志,金曾孙,吕宪义,邹广田,屠玉珍,方祖捷;使用金刚石膜热沉的半导体激光器特性研究[J];半导体学报;1997年11期
2 张恒大,刘敬明,宋建华,吕反修,唐伟忠;CVD金刚石膜中的缺陷[J];北京科技大学学报;2002年04期
3 刘炯;胡东平;薛屺;唐安俊;邬柯;;CVD金刚石薄膜与硬质合金基体之间过渡层技术[J];表面技术;2007年05期
4 苑执中;“GE POL”茶色钻石改白色处理及对钻石业的影响[J];宝石和宝石学杂志;1999年04期
5 苑执中,彭明生,杨志军;高压高温处理改色的黄绿色金刚石[J];宝石和宝石学杂志;2000年02期
6 段隆臣,杨凯华,汤凤林;金刚石表面化学镀NiFeB及其在胎体中结合状态的研究[J];长春科技大学学报;2001年01期
7 于升学,邵光杰,韩树民;人造金刚石控制增量化学镀镍工艺的研究[J];材料保护;1998年03期
8 冒爱琴;何宜柱;郑翠红;朱伟长;闫勇;李家茂;;金刚石表面金属化的研究现状[J];材料导报;2005年02期
9 戴秋莲,徐西鹏,王永初;金属结合剂对金刚石把持力的增强措施及增强机制评述[J];材料科学与工程;2002年03期
10 谢中维,朱静;薄膜结合强度的刮剥式测量方法[J];材料科学与工程;1998年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 孙心瑗;周灵平;林良武;李得意;李绍禄;陈本敬;;CVD金刚石厚膜晶格缺陷分析[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王艳辉;金刚石磨料表面镀钛层的制备、结构、性能及应用[D];燕山大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 徐超;CVD金刚石厚膜焊接工艺的研究[D];哈尔滨理工大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 潘秉锁,陈裕康,胡国荣,杨凯华;金刚石表面沉积二氧化钛薄膜研究[J];地质与勘探;2000年02期
2 张凤林;周玉梅;王成勇;;金刚石工具中金刚石与金属结合剂之间的界面[J];工具技术;2007年07期
3 向波;谢志刚;贺跃辉;黄艳华;;金刚石表面镀覆金属钨的新方法[J];中国有色金属学报;2007年09期
4 关长斌;赵玉成;任艳军;;超声波对镀镍金刚石性能的影响[J];物理测试;2006年02期
5 应萱同;;第13届欧洲金刚石及相关材料国际会议概述[J];国际学术动态;2003年03期
6 张国良;;离子注入工艺为超硬材料处理技术开辟了新途径[J];航空制造技术;1985年03期
7 陈超;彭放;张美光;孙刚;王江华;;金刚石颗粒表面均匀电镀工艺研究[J];表面技术;2006年01期
8 李基焕;全今淑;郑硕峰;;化学镀在制造金刚石钻头及扩孔器上的应用[J];地质与勘探;1980年07期
9 张战,李嘉,孙振武,马丽莹;金刚石表面气相外延单晶金刚石薄膜新技术[J];炭素;1993年01期
10 卢金斌;;含钛钎料钎焊金刚石的微结构对比分析[J];热加工工艺(焊接版);2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高巧君;邹晓冬;史亦伟;张惠珍;;低Ti含量Sn-Ti合金与人造金刚石界面微观结构的电子显微镜观察[A];第三次中国电子显微学会议论文摘要集(二)[C];1983年
2 方勤方;于生凯;韩勇;单永前;;聚晶金刚石颗粒中粘接剂的透射电镜研究[A];2006年全国电子显微学会议论文集[C];2006年
3 赵建文;只金芳;;纳米金刚石表面择优取向生长的氧化锌纳米棒阵列制备及在DNA检测中的应用[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(5)[C];2007年
4 孙剑;杨天鹏;徐艺滨;白亦真;王新胜;杜国同;;自持金刚石厚膜上沉积ZnO薄膜的研究[A];TFC'05全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2005年
5 乔培新;龙伟民;钟素娟;李胜利;;预合金粉末与金刚石的扩散连接[A];第十一次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2005年
6 ;论文摘要补遗[A];2009中国材料研讨会会议程序和论文摘要集[C];2009年
7 林增栋;印红羽;彭晓芙;;钎焊单层金刚石工具的工艺机理[A];第五届海峡两岸粉末冶金技术研讨会论文集[C];2004年
8 吕德隆;;纳米金刚石技术及应用[A];2006年第二届七省区市机械工程学会科技论坛暨学会改革与发展研讨会论文集[C];2006年
9 龙伟民;钟素娟;裴夤崟;杨继东;;预合金粉末在金刚石工具中的扩散钎焊[A];中西南十省区(市)焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年
10 梁雪冰;贾成厂;褚克;陈惠;;SPS烧结保温时间对Al/Diamond复合材料两相界面结合状态的影响[A];第七届(2009)中国钢铁年会大会论文集(中)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李子章;金刚石定位排布的热压孕镶钻头研究[D];成都理工大学;2011年
2 马银龙;金刚石定位仿生取芯钻头研究[D];吉林大学;2013年
3 苑泽伟;利用化学和机械协同作用的CVD金刚石抛光机理与技术[D];大连理工大学;2012年
4 郑仕健;空心金刚石微球制造与水下放电等离子体的初步研究[D];中国科学技术大学;2013年
5 张振奎;金刚石及相关材料纳米结构电子性质第一性原理研究[D];山东大学;2010年
6 郑友进;用氟化物和硅添加剂合成工业金刚石单晶[D];吉林大学;2010年
7 范小红;金刚石/铁基金属触媒界面物相的高温高压相变机理[D];山东大学;2013年
8 焦晓朋;轻元素超硬材料的新合成途径[D];吉林大学;2010年
9 高峰;高品级超细颗粒金刚石的高温高压合成[D];吉林大学;2008年
10 董洪峰;新型金属基金刚石复合材料工磨具的试制和性能研究[D];兰州理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘向红;n型掺杂金刚石的第一性原理研究[D];山东大学;2011年
2 张伦超;金刚石中的超导机理探讨[D];山东大学;2010年
3 陶利平;MPCVD沉积金刚石薄膜光谱分析[D];武汉工程大学;2013年
4 邓相荣;金刚石表面镀覆对铁基金刚石锯切工具界面的影响[D];河南工业大学;2011年
5 孔军;高速摩擦抛光金刚石用抛光盘的研制[D];大连理工大学;2013年
6 陈孝洲;高温高压下掺S体系中金刚石的合成与研究[D];河南理工大学;2009年
7 柯明月;金刚石颗粒表面镀覆铬包覆层的研究[D];广东工业大学;2013年
8 孟普;Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石磨料关键技术研究[D];中原工学院;2012年
9 徐振浩;基于触媒原理的CVD金刚石薄膜抛光[D];浙江工业大学;2010年
10 李晓虎;ZnO包覆金刚石微粉的制备及性能研究[D];燕山大学;2013年
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