许立
,
熊鹰
,
王兵
,
韩汶洪
,
刘兴龙
,
方利平
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15010401
采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,通过改变CH4浓度,在单晶Si(100)基底上制备掺氮纳米金刚石(NCD)薄膜,并以所制备的掺氮NCD薄膜为阴极材料,通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力扫描探针显微镜(AFM)、Raman光谱和S波段射频电子枪等测试方法系统地研究了掺氮NCD薄膜的微观结构对微波场发射性能的影响.结果表明:在CH4浓度(体积比)为4％下,制备的掺氮NCD薄膜的颗粒呈多面体,而且颗粒尺寸和表面粗糙度较大,薄膜中金刚石相含量较高,这些微观结构使得微波场发射性能较高,在电场强度(E0)为67.7 V·μm-1时,发射电流密度(J0)高达144.8 mA·cm-2.当升高CH4浓度,所制备的掺氮NCD薄膜的颗粒尺寸减小而且连成条状结构,表面粗糙度也逐渐降低,薄膜中金刚石相减少、非金刚石相增加,这些微观结构的改变使得微波场发射性能逐渐降低.如当CH4浓度增加至6％时,在电场强度E0=67.7 V·μm-1时,场发射电流密度降至37.9 mA·am-2.结果表明:低CH4浓度下,掺氮NCD薄膜所具有的微观结构有利于微波场发射.
关键词:
微波等离子体化学气相沉积
,
CH4浓度
,
掺氮纳米金刚石薄膜
,
微观结构
,
微波场发射
刘兴龙
,
王兵
,
熊鹰
,
许立
,
韩汶洪
,
袁稳
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2016.05.009
在硬质合金刀具表面沉积金刚石涂层是提高其切削寿命和切削性能的有效途径,然而在金刚石涂层沉积过程中由于刀具基材中钴催化石墨生长会导致涂层-基体之间结合力差,涂层刀具性能变坏.采用两种等离子体预处理方法(等离子体硼氮共渗预处理、等离子体渗硼预处理)和传统MC试剂预处理方法抑制钴的有害作用,分别从钴的钝化效果、金刚石涂层结构分析、膜-基结合强度分析3个方面进行对比研究.结果表明:等离子体硼氮共渗预处理法在700℃反应温度下渗硼摩尔分数为77.24％,实现了低温高渗硼量,且工艺简单,得到对钴原子的最佳钝化效果,同时通过这种处理的硬质合金刀具表面可制备出光滑、结合力强的纳米金刚石涂层,等离子体硼氮共渗预处理是改善金刚石涂层硬质合金刀具性能的有效手段.
关键词:
MPCVD
,
等离子体硼氮共渗预处理法
,
纳米金刚石膜
,
硬质合金
