直流電弧等離子體噴射法制備氮化碳材料的基礎(chǔ)研究.pdf

1、氮化碳是首個(gè)從理論上推導(dǎo)其可能存在，但在自然界中尚未被發(fā)現(xiàn)的化合物。眾多研究表明氮化碳具有多種相結(jié)構(gòu)，即α、β、立方、準(zhǔn)立方和類石墨相等。除類石墨相外，其它相氮化碳的體彈性模量理論值均可與金剛石相比擬，被認(rèn)為是一種新型的超硬材料，具有高硬度、高化學(xué)惰性、高耐磨等優(yōu)異性能，在涂層刀具等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文開展了直流電弧等離子體噴射法制備氮化碳材料的基礎(chǔ)研究，所完成的主要工作和取得的研究成果如下：
　　1．為使用L

2、P-30直流電弧等離子體噴射設(shè)備進(jìn)行氮化碳制備，對(duì)其進(jìn)行維修及改進(jìn)。維修了電路、循環(huán)水路及真空系統(tǒng)等，增加三條氣路（CF4、N2及小流量的H2）并將之與其他反應(yīng)氣體混合接入等離子體炬，添加了基底直流偏壓系統(tǒng)。
　　2．參考制備金剛石膜時(shí)的電弧穩(wěn)定性工藝，研究在改變氣體氛圍制備氮化碳情況下，影響電弧穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝，最終得到穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的高速電弧。
　　3．采用直流電弧等離子體噴射法，以Mo為基底，通過改變C

3、H4/H2流量及其配比，在1％~3%左右的CH4濃度下制備出微米金剛石過渡層，在10%~15%左右的CH4濃度下制備出納米金剛石過渡層。采用熱絲化學(xué)氣相沉積法，以YG6硬質(zhì)合金刀具為基底，沉積了微米金剛石過渡層。
　　4．在Si片、CVD金剛石厚膜片、Mo/微米及納米金剛石薄膜、YG6硬質(zhì)合金刀具/微米金剛石薄膜基底上，采用Ar+N2+CF4+H2混合氣體，進(jìn)行了氮化碳材料的制備探索。SEM、Raman等測(cè)試表明：除 Si片外，在