CVD金剛石塗層硬質合金刀具預處理技術——機械處理

傳統的機械處理方法就是對工件進行表面處理，常見的如打磨、噴砂等。將其運用于CVD金剛石塗層硬質合金刀具時，主要指的是機械研磨以及超聲波的清洗。研磨主要是利用金剛石微細粉末或金剛石研磨膏對相應的基體進行打磨處理，使得基體表面或表層存在大量的機械劃痕或淺槽，最終導致表面缺陷密度增大以及金剛石形核位置的擴大。固體表面的缺陷位置含有大量晶格棱階和彎結，其與成晶粒子有較高的結合力，從而降低了金剛石形核自由能，強化了形核作用。除此之外，殘留在基體表面的金剛石微細粉末可作為金剛石形核的籽晶，這也是利用該方法能夠極大提高金剛石在基體表面上的形核密度以及基體間的附著力的最主要原因之一。

國外相關的研究學者利用金剛石砂輪對硬質合金基體進行研磨，在採用上文中提到的的施加過渡層的方法沉積一層金剛石薄膜，經過缺口檢測實驗證明金剛石薄膜與硬質合金基體之間具有良好的附著力。但是，在研磨處理之後，硬質合金基體表面留下了較多的劃痕、淺坑，這就會使得金剛石形核密度的提高受到一定程度的影響。與此同時，不僅會對基體表面造成不同程度的損傷，且製備的重複性也較差，尤其是對於製備精度要求較高的電子器件和光學器件類的產品有不利的影響。

除了機械研磨之外，另一種較為常見的機械處理就是超聲波清洗。超聲波清洗主要是利用超聲波在液體中的空化作用（超聲波以每秒兩萬次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻變化方式向液體進行透射，在減壓力作用時，液體中產生真空核群泡現象；在壓縮力作用下，真空核群泡受壓破碎產生極大的衝擊力，從而對基體表面的污垢進行剝離而達到精密清洗的目的。）、加速度作用、直進流作用（超聲波在液體中沿聲的傳播方向產生流動的現象，直進流使被清洗基體表面的污垢被攪拌，從而對表面的清洗液產生對流，溶解汙物的溶液又與新液體混合，使得溶解速度大大加快，並促進了污垢的搬運。）以及對液體和污漬直接或間接作用，使得汙物層被剝離、分散、乳化而最終達到清洗的目的。將超聲波清洗技術運用於CVD金剛石薄膜時是利用微晶或納米大小的金剛石微細粉末的懸浮液（常見的如乙醇、丙酮等）對基體表面進行處理，這樣不僅僅能夠較為徹底地清洗硬質合金基體表面，同時也能夠將分散的金剛石微粉植於基體上，大幅度提高金剛石薄膜的形核率。因此，機械處理是一種操作較為方便、設備簡單、工作效率高且經濟的基體預處理方法。此外，它還適用於大多數基體，只會輕微破壞基體的生長表面，而對基體的其他性能並不發生影響，在一些醫療、光學、紡織印染行業中也開始嶄露頭角。