納米金剛石塗層硬質合金球簡介

納米金剛石塗層多見於硬質合金刀具等平面體的應用中，像硬質合金球這樣的球體或曲面上需要採用有別于傳統的化學氣相沉積法（Chemical Vapor Deposition，CVD）和物理氣相沉積法（Physical Vapor Deposition，PVD）新型工藝。這些新的工藝方法在基於傳統工藝的基礎上根據基體的物理性質、化學性質以及形狀或表面特性等的不同，加以改進，形成適用性更廣的沉積工藝，如微波等離子體CVD法（在750℃矽襯底沉積納米金剛石膜）、熱絲化學氣相沉積法（可製備厚度達3μm的球面金剛石膜）、直流電弧等離子體噴射法（在鉬Mo襯底上成功製備出厚度大於500μm的球面金剛石厚膜）。

在硬質合金球上沉積納米金剛石塗層的意義在於其可以有效地減少機械設備中零部件的磨損，這也是導致一些機械零件失效的直接原因。隨著科學技術的不斷發展，一些機械設備的工作環境要求也不斷變得嚴苛，如超高溫或超低溫、高載荷以及真空度高等都給機械設備帶來了極大的難題。若僅僅依靠傳統的潤滑油脂已經難以滿足如今的潤滑需求，這就使得固體潤滑劑得到了較大的發展空間。固體潤滑材料一般可分為固體粉末潤滑劑、固體潤滑膜以及自潤滑複合材料三類。如今已經成功投入生產的固體潤滑膜已有二硒化鎢（WSe₂）、氮化硼（BN）、二硫化鉬（MoS₂）、金（Au）、銀（Ag）、鉛（Pb）等，而納米金剛石薄膜就屬於固體潤滑膜中的一種，其所具有的高硬度、低摩擦係數、良好的化學穩定性、高熱導率以及高彈性模量使其具有廣闊的應用前景。

此外，納米金剛石固體潤滑膜還可應用於一些制藥機械的軸承滾珠，目前這些軸承滾珠大多採用氮化矽（SiN）等陶瓷材料，這會使得成本偏高且耐磨性及彈性模量等性能有所欠缺。而如果直接採用價格相對較低的硬質合金球，雖然在一定程度上降低了生產成本，但是硬質合金球的組成成分中含有鎢W、鈷Co等重金屬元素，若發生磨損這些重金屬元素會滲入污染藥品，危害了服用者的健康。因此，納米金剛石固體薄膜的沉積一方面提升了軸承球的硬度、耐磨性能以及使用壽命，另一方面納米金剛石膜層磨損後滲入的小部分碳粉對人體危害極小，幾乎可忽略不計。

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