籽晶种植及掺硼形核对硬质合金表面金刚石涂层的影响

• 作者: 余寒 夏鑫 朱俊奎 王润 张龙 窦金杰 李静 马莉 魏秋平
• 来源期刊: 粉末冶金材料科学与工程
• 学科: 工学
• 关键词: 金刚石涂层 籽晶种植 掺硼形核 晶粒尺寸 结合性能
• 年，卷（期）: 2024,（4）
• 页码范围: 100-108
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/tf.2023035

摘要

为改善硬质合金刀具金刚石涂层的质量，提高金刚石涂层的形核密度以提升涂层的均匀性，本文采用热丝化学气相沉积法，在YG8硬质合金基体表面沉积纳米金刚石，研究籽晶种植和形核阶段掺硼对金刚石涂层形核和生长的影响。结果表明：采用质量浓度为1.0 g/L的氢端基纳米金刚石悬浊液进行籽晶种植时，样品表面籽晶密度最高、分布最均匀，后续生长的金刚石晶粒更加细小均匀，改善了涂层的均匀性和平整度。掺硼形核可抑制金刚石涂层中石墨相的形成，提高金刚石涂层的纯度，但硼的掺入使金刚石峰(D峰)的半峰宽(full width at half maximum, FWHM)增大，对金刚石结晶产生不利影响。籽晶种植可使涂层D峰的FWHM从17.43 cm-1降低为10.91 cm-1，提升了掺硼形核阶段的结晶质量，削弱了掺硼的不利影响。将掺硼和籽晶种植相结合，所得金刚石晶粒尺寸最小约1～3μm，此时金刚石与石墨的拉曼峰强度比(ID/IG)高达12.83，涂层质量较好。此外在籽晶种植与掺硼形核共同作用下，金刚石涂层的结合性能显著提高，在600 N载荷下可达到HF1级别。