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膜-基質界面領域の傾斜組織化CVDによる高密着性ダイヤモンド被覆

通过分级 CVD 在膜-基底界面区域形成高粘附性金刚石涂层

基本信息

批准号：
07455425
负责人：
伊藤秀章
金额：
--
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

高硬度、高熱伝導度を有するダイヤモンド膜の切削工具への実用には、過酷な切削条件にも耐え得る強固な密着性が要求される。本研究では、ダイヤモンドと熱膨張率が比較的近い窒化ケイ素セラミックスを基質に選び、基質表面層の前処理とCVD初期条件を制御することにより、ダイヤモンド膜と基質との界面領域に傾斜組織を形成し、切削条件下でも高密着性を保持しうるダイヤモンド被覆法を開発した。1.基質の前処理の効果市販の窒化ケイ素焼結体基板をフッ酸と硝酸の混合水溶液中で処理し、基板の表面近傍に多数のエッチピットを形成した。その後、ダイヤモンド粉末を懸濁させたエタノール中に酸処理基板を浸漬して、超音波キズ付け処理を施した。この前処理により、ダイヤモンドアンカーの形成が可能であることを確認した。2.二段階CVDの効果と界面領域の観察・分析ダイヤモンド膜の合成には、CO-H_2系のマイクロ波プラズマCVD装置を用いた。上記の前処理基板に二段階のCVD条件でダイヤモンド膜を合成した。微粒ダイヤモンドの析出する第一段階CVD処理後には、ダイヤモンド粒子がエッチピット内部に緻密に充填析出していた。また、高速の第二段階CVDで厚膜化した試料断面の組織観察、ラマン分光分析により、膜-基質界面領域における傾斜組織および傾斜組成の形成を観察した。3.密着性の評価と切削試験高速精密旋盤で被覆試料を加工して、その熱膨張率を測定し、被覆前の試料のそれと比較した。また、作製したダイヤモンド・コーテッドチップについて、断続フライス切削方式で、Al-20%Si合金を被削材とし、回転数:2500rpm、切削速度:400m/min、送り量0.1mm/rev、切込量:0.25mmの条件で切削試験をおこなった。その結果、上記の手法で作製した試料では、飛躍的な密着性の向上が認められた。

High hardness, high thermal conductivity, high durability, and high adhesion are required for the use of cutting tools. In this study, the substrate selection, pretreatment of substrate surface layer, control of initial CVD conditions, formation of inclined structure in the interface region of substrate, and maintenance of high density adhesion under cutting conditions were developed. 1. The substrate is pretreated by a commercially available sintered cellulose substrate that is treated in a mixed aqueous solution of citric acid and nitric acid to form a large number of chips near the surface of the substrate. After that, the powder is suspended in the acid treatment substrate, and the ultrasonic treatment is performed. The pre-processing of this kind is very difficult. 2. Investigation and Analysis of the Effect of Two-Stage CVD and the Application of CVD Device in the Synthesis of CO-H_2 System The CVD conditions for the two stages of the pretreatment substrate described above are as follows: After the first-stage CVD treatment, the particles are filled and precipitated densely inside. The structure of the sample cross-section was observed by high-speed second-stage CVD, and the formation of inclined structure and inclined composition in the film-substrate interface region was observed by spectroscopic analysis. 3. Adhesion evaluation, cutting test, high speed precision spinning, coating test sample processing, thermal expansion test, coating test sample comparison Cutting mode, Al-20%Si alloy to be cut, number of returns:2500rpm, cutting speed:400m/min, feed amount: 0.1mm/rev, cutting amount:0.25mm. The results, the methods, the test materials, the leap, the tightness, the upward recognition