微觀結構對納米金剛石涂層WC-Co結合性能的影響

摘要：微觀結構對金剛石涂層硬質合金的結合性能具有重要影響。本文采用酸堿二步腐蝕法預處理WC-Co基體,使用熱絲化學氣相沉積(HFCVD)設備,分別在CH4濃度為2%,3%,4%的CH4/H2/Ar氣氛體系中,沉積得到不同微觀結構的金剛石薄膜。采用SEM和Raman分別對薄膜的表面形貌、截面形貌及sp3/sp2相成分進行表征,采用劃痕法評估薄膜的膜基結合性能。結果表明:提高甲烷濃度可有效細化金剛石晶粒,有利于納米晶金剛石的生長;當金剛石薄膜的晶粒尺寸從幾百納米降低至幾十納米時,薄膜的sp2相增多,晶粒的形核密度隨之提高;各樣品所沉積的金剛石薄膜在剝落時所受的臨界載荷分別為15.2,6.9和9.1N,結合薄膜的微觀結構,可得出結論:高純度、高形核密度的金剛石有利于提高納米尺寸薄膜與WC-Co基體的結合性能。