金刚石薄膜涂层轴承支撑器的制备方法

摘要

一种机械制造领域的金刚石薄膜涂层轴承支撑器的制备方法，采用基体表面去钴和粗化、脱碳和还原处理、反应气体中添加粘结促进剂预处理，通过控制CVD涂层工艺参数，金刚石沉积初期，在硬质合金衬底上以提高成核密度为主；在金刚石生长中间阶段，以生长<111>、<100>晶粒取向的涂层质量好、附着力强的金刚石多晶膜为主；金刚石沉积后期，通过升高反应气体压力、增加碳源浓度、在反应系统中通入氮气，在金刚石多晶膜上再原位生长一层由超细微晶聚集而成的球状金刚石晶粒薄膜，获得光滑金刚石薄膜，将该金刚石薄膜涂层支撑块粘接在粘结在钢支架上制成金刚石薄膜涂层轴承支撑器。本发明轴承支撑器寿命长，耐用度高，停机次数和生产辅助时间显著减少。

主权项

1、一种金刚石薄膜涂层轴承支撑器的制备方法，其特征在于，在热丝CVD沉积金刚石薄膜的基础上，采用基体表面去钴和粗化、基体表面脱碳和还原处理、反应气体中添加粘结促进剂预处理，通过控制CVD涂层工艺参数，金刚石沉积初期，在硬质合金衬底上以提高成核密度为主；金刚石生长中间阶段，以生长<111>、<100>晶粒取向的涂层质量好、附着力强的金刚石多晶膜为主；金刚石沉积后期，通过升高反应气体压力、增加碳源浓度、在反应系统中通入氮气，在已有的金刚石多晶膜上再原位生长一层由超细微晶聚集而成的球状金刚石晶粒薄膜，最终在硬质合金衬底表面，获得满足附着力要求的光滑金刚石薄膜，将该金刚石薄膜涂层支撑块粘接在钢支架上制成金刚石薄膜涂层轴承支撑器；其中，所述的反应气体中添加粘结促进剂，是指：采用硼酸三甲酯液体硼源均匀涂覆在衬底表面，同时又作为渗硼气源在涂层过程中引入含硼的气相，起到金刚石薄膜附着力促进剂的作用；金刚石沉积初期，热丝功率1400W，热丝与衬底之间施加直流负偏压，热灯丝为负极，偏压-150V，偏流为0.3A/cm2，衬底表面温度为800℃，成核时间为25min，反应压力为99Torr；金刚石生长中间阶段，热丝功率1600W，热丝与衬底之间施加直流负偏压50V，偏流为0.1A/cm2，衬底表面温度为850℃，反应压力为96Torr，经过5小时沉积，基体表面沉积获得15微米多晶金刚石涂层；金刚石沉积后期，在沉积好微米金刚石涂层的基础上，通过升高反应气体压力、增加碳源浓度、在反应系统中通入30％氮气，原位继续沉积由超细微晶聚集而成的球状金刚石晶粒薄膜，有效降低金刚石薄膜表面的粗糙度，此时工艺参数为：丙酮的体积比为3％，反应压力为100Torr，热丝功率1400W，偏流为0，衬底表面温度为800℃，N/C比为0.1，经过2小时沉积，上述微米金刚石涂层表面再沉积获得5微米厚超细微晶球状金刚石晶粒薄膜。