CVD金刚石涂层硬质合金刀具预处理技术——机械处理

传统的机械处理方法就是对工件进行表面处理，常见的如打磨、喷砂等。将其运用于CVD金刚石涂层硬质合金刀具时，主要指的是机械研磨以及超声波的清洗。研磨主要是利用金刚石微细粉末或金刚石研磨膏对相应的基体进行打磨处理，使得基体表面或表层存在大量的机械划痕或浅槽，最终导致表面缺陷密度增大以及金刚石形核位置的扩大。固体表面的缺陷位置含有大量晶格棱阶和弯结，其与成晶粒子有较高的结合力，从而降低了金刚石形核自由能，强化了形核作用。除此之外，残留在基体表面的金刚石微细粉末可作为金刚石形核的籽晶，这也是利用该方法能够极大提高金刚石在基体表面上的形核密度以及基体间的附着力的最主要原因之一。

国外相关的研究学者利用金刚石砂轮对硬质合金基体进行研磨，在采用上文中提到的的施加过渡层的方法沉积一层金刚石薄膜，经过缺口检测实验证明金刚石薄膜与硬质合金基体之间具有良好的附着力。但是，在研磨处理之后，硬质合金基体表面留下了较多的划痕、浅坑，这就会使得金刚石形核密度的提高受到一定程度的影响。与此同时，不仅会对基体表面造成不同程度的损伤，且制备的重复性也较差，尤其是对于制备精度要求较高的电子器件和光学器件类的产品有不利的影响。

除了机械研磨之外，另一种较为常见的机械处理就是超声波清洗。超声波清洗主要是利用超声波在液体中的空化作用（超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变化方式向液体进行透射，在减压力作用时，液体中产生真空核群泡现象；在压缩力作用下，真空核群泡受压破碎产生极大的冲击力，从而对基体表面的污垢进行剥离而达到精密清洗的目的。）、加速度作用、直进流作用（超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象，直进流使被清洗基体表面的污垢被搅拌，从而对表面的清洗液产生对流，溶解污物的溶液又与新液体混合，使得溶解速度大大加快，并促进了污垢的搬运。）以及对液体和污渍直接或间接作用，使得污物层被剥离、分散、乳化而最终达到清洗的目的。将超声波清洗技术运用于CVD金刚石薄膜时是利用微晶或纳米大小的金刚石微细粉末的悬浮液（常见的如乙醇、丙酮等）对基体表面进行处理，这样不仅仅能够较为彻底地清洗硬质合金基体表面，同时也能够将分散的金刚石微粉植于基体上，大幅度提高金刚石薄膜的形核率。因此，机械处理是一种操作较为方便、设备简单、工作效率高且经济的基体预处理方法。此外，它还适用于大多数基体，只会轻微破坏基体的生长表面，而对基体的其他性能并不发生影响，在一些医疗、光学、纺织印染行业中也开始崭露头角。

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