硼掺杂金刚石薄膜涂层的异型模表征

为了保证拉拔生产的异型线缆产品的表面质量，还需要对制备获得的BDD薄膜涂层异型模的内孔工作表面进行抛光处理。抛光工艺分为三步，首先采用约10μm的金刚石微粉抛光20 min，然后采用约5μm的金刚石微粉抛光40 min，这两部抛光工艺均在内孔抛光机上完成，最后采用流体抛光机对内孔进行精抛。采用慢走丝线切割将抛光前后的BDD薄膜涂层异型模沿轴线切成四等份，如图6-20（a）所示，A、B两点分别代表基体内孔表面温度场仿真得出的最高温点和最低温点，选取这两个点作为样点，分别表征未抛光内孔表面金刚石薄膜的表面形貌和截面形貌，如图6-21所示，异型模内孔表面制备的BDD薄膜在晶粒尺寸和厚度上都表现出良好的均匀性，硼掺杂工艺会导致制备的金刚石薄膜表面出现一些微缺陷，但是BDD薄膜整体的表面形貌中不存在明显的宏观缺陷，薄膜表面粗糙度Ra值约为247 nm（五个取样点求平均）。抛光后的异型模内孔表面的表面形貌及其表面轮廓曲线（A点）如图6-22所示，经过1 h的抛光之后，异型模内孔表面的BDD薄膜的表面光洁度得到了显著改善，Ra值约60 nm（五个取样点求平均）左右的表面粗糙度已经达到异形铜排拉拔生产的使用需求［102，135］。

图6-21　异型模内孔表面抛光前A点和B点的BDD薄膜的表面形貌、截面形貌及表面轮廓曲线

（a）表面形貌；（b）截面形貌；（c）表面轮廓曲线及表面粗糙度值

图6-22　异型模内孔表面抛光后的BDD薄膜的表面形貌和表面轮廓曲线(www.xing528.com)

（a）表面形貌；（b）表面轮廓曲线

异型模内孔表面抛光前的BDD薄膜的拉曼光谱分析结果如图6-23（a）所示，该谱图中表现出了明显的BDD薄膜的特征：1 333.04 cm－1位置处的尖峰表征的是金刚石sp3成分的特征峰，该特征峰位置相对于无应力的天然金刚石特征峰位置（1 332.4 cm－1）的偏移量仅有0.64 cm－1，据此估算得出的异型模内孔表面BDD薄膜中的残余应力仅有－0.363 GPa，表明即使是在内孔沉积时间达到10 h，薄膜厚度达到25μm的情况下，BDD薄膜仍然具有非常小的残余应力。

图6-23　异型模内孔表面抛光前的BDD薄膜的拉曼光谱及BDD薄膜涂层矩形孔异型模样品

（a）拉曼光谱；（b）样品