金剛石薄膜是目前在
馬路切割片領域最常用的兩種耐磨材料，同時也是非常適合作為化學氣相沉積。
金jin剛gang石shi薄bo膜mo主zhu要yao承cheng受shou摩mo擦ca磨mo損sun或huo衝chong蝕shi磨mo損sun，金jin剛gang薄bo膜mo主zhu要yao的de失shi效xiao機ji理li是shi薄bo膜mo與yu基ji體ti之zhi間jian的de分fen離li和he剝bo畜chu，這zhe很hen大da程cheng度du上shang是shi因yin為wei金jin剛gang石shi薄bo膜mo和he基ji體ti材cai料liao之zhi間jian“淨g。的結合力不足四。廣泛研究的各類預處理技術具有實等果：目性不足、生產成本高等缺點，並且無法完全解決該問均”題。近年來，在金剛石薄膜的機械應用中，得到一定程g育象、變關注與研究的硼摻雜技術可有效改善薄膜內的殘餘GP）、立力狀態、膜基結合力及其相關機械特性。
並且，同為。步於沉積過程的動態硼摻雜技術工藝簡單，不會導致可熱：馬路切割片的金剛石薄膜的沉積工藝複雜化，成為解決金剛石薄膜“膜基結合力不足的優選方案之一“5切在部分應用中，要求內孔金剛石薄膜具有較高的表麵光潔度，這一點可以通過後續拋光加工回以及製備具有納米晶粒的納米金剛石（nano crystalline6 diamond，NCD)薄膜，或具有近似納米晶粒的細晶粒金剛石（fine grained diamond，FGD)薄膜的方法得以實現。
但是，對於微米金剛石(micro crystallinediamond,MCD)薄膜而言，由於其近似於天然金剛石liam 的優異的硬度特性以及表麵能大、化學穩定性好等優異性能，使得後續拋光工序所耗費的時間和精力遠遠超過了預期，這成為製約金剛石薄膜製品效率化、批量0g 化生產的一大瓶頸；而純NCD或FGD薄膜中金剛石純度較低，石墨以及非晶碳成分較多，殘餘應力較大，薄膜和基體之間附著強度無法達到各類內孔極端工況（0m下的應用需求，並且可沉積的薄膜厚度也受到極大的限製。著性能、表麵光潔度、表(biao)麵(mian)硬(ying)度(du)或(huo)表(biao)麵(mian)可(ke)拋(pao)光(guang)性(xing)等(deng)特(te)性(xing)及(ji)其(qi)摩(mo)擦(ca)學(xue)性(xing)能(neng)提(ti)出(chu)不(bu)同(tong)的(de)要(yao)求(qiu)。因(yin)此(ci)，如(ru)何(he)結(jie)合(he)已(yi)有(you)的(de)金(jin)剛(gang)石(shi)薄(bo)膜(mo)摻(chan)雜(za)方(fang)法(fa)及(ji)沉(chen)積(ji)工(gong)藝(yi)，開(kai)發(fa)出(chu)具(ju)有(you)不(bu)足(zu)的(de)優(you)選(xuan)方(fang)案(an)之(zhi)一(yi)。
膜沉積過程中的硼摻雜技術與傳統的MCD和NCD薄膜沉積技術相結合，根據不同切割片應用工況的使用需求，充分發揮傳統MCD薄膜、BDD薄膜和NCD/FGD薄膜各自的優良特性，開發具有不同特質和綜合性能的複合金剛石薄膜，對於推動CVD金剛石薄膜在耐磨減摩工具器件領域的產業化應用，具有重要的理論意義和現實意義。本研究選用反應燒結碳化矽（SiC)作為基體材料，綜合現有的未摻雜MCD(undoped MCD，UMCD)薄膜、硼摻雜 MCD（boron-doped MCD，BDMCD)和未摻雜FGD(undoped FGD，UFGD)薄膜各自的性能特點，采用無毒硼摻雜工藝，開發了基於硼摻雜的高性能硼摻雜微米-未摻雜微米複合金剛石（BDM-UMCD）薄膜及硼摻雜微米-未摻雜微米-未摻雜細晶粒複合金剛石（BDM-UM-UFGCD)薄膜，並以上述三類常規金剛石薄膜作為對比樣品，對比研究了不同類型金剛石薄膜的機械性能。
馬路切割片金剛石薄膜試驗方法
本研究選用12mm×12mm×4.5mm的反應燒結SiC作為基體。SiC陶瓷材料是常用於沉積CVD金剛石薄膜的基體材料，相比於其他常用
切割片基體材料，SiC陶瓷具有接近金剛石薄膜的熱膨脹係數，材料內不存在影響金剛石薄膜沉積的雜質元素。因此，預處理方法比較簡單：首先，采用15um的金剛石研磨液對碳化矽基體待沉積表麵進行研磨粗化，以提高薄膜和基體之間的附著性能；然後，采用0.5~1.0um的金剛石微粉對研磨粗化後的表麵進行研磨布晶，以提高金剛石薄膜沉積過程中的形核密度；最後，置於丙酮中進行超聲清洗。
在反應燒結SiC陶瓷基體表麵沉積金剛石薄膜時，采用的反應氣源主要為丙酮和過量氫氣，硼摻雜源為溶解在丙酮溶液中的硼酸三甲酯，FGD薄膜生長過程中另外添加了過量氬氣作為輔助氣體。所有沉積試驗均在自製的熱絲CVD(hot filament CVD，HFCVD)裝置中進行，用於UMCD和BDMCD薄膜沉積的詳細參數，其中形核0.5h，生長7.5h；用於UFGD薄膜沉積的沉積參數，其中反應氣體流量為氬氣、氫氣和碳源載氣三路的總流量，形核0.5h，生長4.5h。
切割片薄膜的製備工藝原理可歸結為如下兩步：第一，采用動態硼摻雜工藝在SiC基體表麵沉積BDMCD薄膜，該步驟包括硼摻雜碳源氛圍下的形核和生長兩個階段；第二，在不改變其他任何沉積參數的基礎上，將硼摻雜碳源直接切換為純碳源，在已沉積的BDMCD薄膜上繼續沉積UMCD薄膜，該步驟不包含形核階段，僅包括純碳源氛圍下的生長階段，其中形核0.5h,BDMCD生長3h，UMCD生長4.5h。在BDM-UMCD薄膜基礎上，繼續沉積較薄的UFGD薄膜，可製備BDMUM-UFGCD薄膜，附加的UFGD生長時間為0.5h。
馬路切割片研究中分別采用場發射掃描電子顯微鏡（FieldEmission Scanning Electron Microscopy,FESEM,Zeiss ULTRA55)、表麵輪廓儀（Dektak6M)、原位納米力學測試係統（Tribolndenter)、Raman光譜分析儀（XploRA，Horiba Jobin Yvon)和洛氏硬度計（HR150a)對上述薄膜樣品的形貌、表麵粗糙度、硬度、表麵可拋光性、結構成分、附著性能和斷裂韌性等進行了測試。
