FACTS系列技術(shù)的第二部分著眼于化學(xué)氣相沉積金剛石峰适。在這里我們將回答有關(guān)制造和應(yīng)用這種特殊材料的問(wèn)題抗钻。在本文中，對(duì)術(shù)語(yǔ)化學(xué)氣相沉積（化學(xué)氣相沉積）的理解是靶姻，它是從氣相中沉積金剛石薄膜的一個(gè)化學(xué)過(guò)程褒述。

　　自從1980年代末，通過(guò)化學(xué)氣相沉積的方式怀拨，已經(jīng)能夠經(jīng)濟(jì)地制造出聚晶金剛石涂層化學(xué)氣相沉積金剛石的物理和化學(xué)特性與天然金剛石一樣優(yōu)秀逃窜。這種材料極強(qiáng)的硬度，高度耐化學(xué)性妒槐，高導(dǎo)熱系數(shù)都具有特別重要的意義止骨。金剛石在化學(xué)上不同于DLC（類金剛石），它的形狀是sp3立體混合物吮铭，而DLC是石墨（sp2）和與碳原子結(jié)合的類金剛石（sp3）的一種非結(jié)晶混合物时迫。

使用中的化學(xué)氣相沉積金剛石

　　由于上文所述的特性，化學(xué)氣相沉積金剛石已經(jīng)在許多技術(shù)行業(yè)投入使用谓晌。耐磨保護(hù)層掠拳，散熱器和光學(xué)窗口都是至關(guān)重要的。但是還有其它應(yīng)用扎谎，例如在金剛石和硅技術(shù)相結(jié)合基礎(chǔ)上的電子或微型機(jī)械元件碳想，正在開(kāi)發(fā)或已經(jīng)投入使用。

　　例如毁靶，使用金剛石涂層的工具對(duì)石墨進(jìn)行機(jī)加工胧奔，這是一種具有高度研磨作用的材料。其它應(yīng)用包括鉆孔或銑削鋁硅合金预吆，電路板或碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）龙填。

化學(xué)氣相沉積金剛石的制造

　　除了在高壓和高溫下制造人造金剛石的常規(guī)技術(shù)，還有許多在較低的壓力和溫度條件下沉積多晶金剛石薄膜的化學(xué)氣相沉積工藝拐叉。根據(jù)晶體的不同大小岩遗，它們被分為微晶和納米晶（光滑）層。微晶和納米晶層的交替沉積厨棒，可以生產(chǎn)出多層薄膜棠吨，并且機(jī)械性能得到改善。為了使基體上的金剛層具有優(yōu)良的品質(zhì)和良好的粘附型盟拨，其先決條件是進(jìn)行過(guò)程控制逻盅，并對(duì)基體進(jìn)行正確的預(yù)處理。

　　Cemecon公司已經(jīng)引入了80種化學(xué)氣相沉積金剛石涂層琢账，因此成為這一領(lǐng)域的先驅(qū)阻羞。通過(guò)密集的開(kāi)發(fā)工作凰染，最終開(kāi)發(fā)出擁有專利的光滑的納米晶層，大大加快了金剛石涂層的成功忘拧。今天CemeCon在Würselen運(yùn)營(yíng)著全球最大的金剛石涂層中心捏诫。制造金剛石涂層廣泛應(yīng)用的工藝包括等離子注入，微波化學(xué)氣相沉積和熱絲化學(xué)氣相沉積溃擒。

電弧噴射工藝

　　在電弧噴射工藝中连定，工藝氣體通過(guò)一個(gè)等離子體進(jìn)行注入，達(dá)到非常高的化學(xué)活化叮洋。這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致較高的層增長(zhǎng)率希俩。這種方法的缺點(diǎn)是，由于在基體沉積了大量的熱量纲辽，因此需要對(duì)基體進(jìn)行冷卻，使用這種方法制造‘厚的’多晶體層璃搜。用這種方法制造的金剛石板拖吼，可以被焊接到類似于PCD（聚晶金剛石）性能表面的機(jī)加工工具上。然而这吻，他們具有不含有任何軟的鈷粘合物的優(yōu)勢(shì)吊档。這些層也稱為厚CVD層。與此相反唾糯，薄的CVD層可以在涂層工藝中直接應(yīng)用于工具表面怠硼。

在顯微鏡下的金剛石層

微晶金剛石（上）和納米晶體，即光滑金剛石（下）移怯。

微波化學(xué)氣相沉積

　　在這項(xiàng)工藝中香璃，微波形式的工藝過(guò)程需要提供能量。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是沉積的金剛石層具有較高的純度舟误，并且表面的層厚具有良好的均勻性葡秒。由于這個(gè)原因，微波化學(xué)氣相沉積的方法經(jīng)常被用于生產(chǎn)光學(xué)窗口沃羽。

熱絲化學(xué)氣相沉積

　　在這種情況下捺膳，通過(guò)熱絲提供能量，根據(jù)不同的應(yīng)用鉴膝，熱絲在工藝室（容器）內(nèi)的配置可能是縱向的或是橫向的诵两。由鎢或鉭組成的細(xì)絲，通過(guò)電加熱李晾，溫度超過(guò)2000°C渔茉。工藝氣體混合物，例如氫氣和甲烷摊壳，在低壓（大約5－10巴）下被導(dǎo)入容器內(nèi)酬楚，然后進(jìn)行加熱和化學(xué)活化。在確定的工藝條件下，使用這種方法谜珠，將金剛石状寨、石墨和非晶碳沉積到溫度大約為800℃的基體上。甲烷為金剛石的增長(zhǎng)提供碳原子士修，而通過(guò)熱絲使H2分子分裂產(chǎn)生氫原子：然后它對(duì)石墨和非晶碳的基層表面進(jìn)行大量蝕刻枷遂。剩下的是與sp3結(jié)合的成分，即純金剛石棋嘲。通常酒唉，工具表面沉積4-15微米薄的金剛石薄膜。沉積速率大約為0.5微米/小時(shí)沸移。

　　微波化學(xué)氣相沉積非常適合于二維表面的金剛石沉積痪伦，熱絲工藝也可以被用來(lái)為三維基體，如工具和部件進(jìn)行涂層雹锣。能夠?yàn)樽疃鄻踊娜S幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行涂層的這種能力网沾，是CemeCon從一開(kāi)始選擇熱絲法的一個(gè)決定性的原因。

合作進(jìn)展

　　目前蕊爵，只有硬質(zhì)合金工具在工業(yè)化規(guī)模上進(jìn)行化學(xué)氣相沉積金剛石涂層辉哥。為了打破這一限制，并為金剛石涂層開(kāi)辟出更多的應(yīng)用攒射，CemeCon正在與許多工業(yè)合作伙伴醋旦、研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)一起，為其它基體材料会放，如鋼和陶瓷研究涂層解決方案俗耗。

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