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超大孔径内孔涂层工艺优化:关键点分析及方法探究

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:本节中采用该工艺完成了超大孔径绞线紧压模内孔表面高质量金刚石薄膜的沉积,此外我们目前可实现均匀金刚石薄膜沉积的最大内孔孔径已达到120 mm[134]。图6-10用于大孔径内孔金刚石薄膜沉积的等边三角形热丝排布方式及优化参数下的温度场分布云图等边三角形热丝排布示意图;优化参数下内孔表面温度分布云图表6-4用于超大孔径模具内孔BD-UM-NCCD薄膜沉积的优化参数

超大孔径内孔涂层工艺优化:关键点分析及方法探究

在种类繁多的模具产品中,用于电线电缆绞线紧压的绞线紧压模常常具有很大的内孔直径,部分模具的定径带直径Dc超过30 mm,甚至达到120 mm,第4章中论述了基体温度分布趋势随基体孔径Ds的变化趋势,对于具有超大孔径内孔的模具,可以通过提高热丝温度Tf或热丝直径d的方法来使其内孔表面达到所需要的金刚石薄膜沉积温度范围,但是在热丝附近分解的含碳活性基团和氢原子在还没有运动到基体表面的时候就可能发生了重新聚合反应,因此仍然难以保证金刚石薄膜的正常形核和生长。本节提出了等边三角形的热丝排布工艺,如图6-10(a)所示,其中三根热丝排布在以模具中心为圆心的定径圆周上,构成一个等边三角形,热丝的具体排布位置通过控制等边三角形的外接圆半径(即圆心到热丝的间距)Rf来实现。

采用等边三角形排布的三根热丝作为热源,可以有效减小热丝表面与基体内孔表面之间的距离,通过三根热丝的总功率来保证基体内孔表面温度数值及温度分布的同时,也能够保证有足够的含碳活性基团和氢原子运动到基体表面发生化学反应以生成金刚石薄膜。本节中采用该工艺完成了超大孔径绞线紧压模(Dc=47.5 mm)内孔表面高质量金刚石薄膜的沉积,此外我们目前可实现均匀金刚石薄膜沉积的最大内孔孔径已达到120 mm[134]。由于超大孔径模具的整体体积较大,因此使用的红铜块是类似图4-2单基体排布方案中所示的长方体红铜块,同样采用如3.8节所述的内孔沉积参数正交优化方法及第4章所述仿真方法综合确定的用于该超大孔径绞线紧压模内孔BD-UM-NCCD薄膜沉积的完整参数如表6-4所述(优化过程略),在优化的沉积参数下模具内孔表面的温度分布云图如图6-10(b)所示。采用该方法在超大孔径模具内孔表面制备了均匀的高质量BD-UMNCCD薄膜并进行了抛光,该薄膜具有同普通孔径模具内孔表面制备的同类薄膜相似的表征结果,不再赘述。

图6-10 用于大孔径内孔金刚石薄膜沉积的等边三角形热丝排布方式及优化参数下的温度场分布云图(www.xing528.com)

(a)等边三角形热丝排布示意图;(b)优化参数下内孔表面温度分布云图

表6-4 用于超大孔径(Dc=47.5 mm)模具内孔BD-UM-NCCD薄膜沉积的优化参数

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