金刚石涂层是将金刚石薄膜沉积到各种基底上的复杂工艺。这项技术用于提高工具和材料的性能和耐用性。下面将详细介绍金刚石涂层是如何实现的。
如何进行金刚石涂层？5 个关键步骤说明
1.物理气相沉积（PVD）
物理气相沉积（PVD）是金刚石涂层的主要方法之一。该工艺涉及蒸发源材料，通常是无定形金刚石，然后将其凝结在工具或基底上。这一过程通常需要几个小时，并形成单层涂层。涂层的厚度可以不同，但一般都很薄，在不增加大量体积的情况下优化工具的性能。
2.化学气相沉积（CVD）
化学气相沉积（CVD）是另一种先进的金刚石涂层方法。在这种技术中，金刚石是在亚大气压和低于 1000°C 的温度下沉积的。这种方法可以在多种基底上生长金刚石薄膜，克服了高压高温（HPHT）和爆炸纳米金刚石（DND）等其他方法的局限性。高能含碳物质是在基底表面支持高流动性的条件下产生的，原子氢的存在为其提供了便利。
3.基底的制备
沉积前，必须对基底表面进行处理，以提高成核密度。可采用离子轰击、金刚石粉末划痕和用金刚石溶液进行超声波处理等技术来制备基底表面。这一步至关重要，因为它影响薄膜的粗糙度和针孔的形成。
4.生长机制
金刚石薄膜的生长始于碳氢化合物（如 CH3-自由基）在基底表面的成核，形成 sp3 四面体晶格。非金刚石形态会被原子氢腐蚀掉。起初，金刚石核以孤立的孤岛形式生长，随后凝聚成连续的薄膜。这一过程受基底温度、真空压力和气相中 CH4/H2 比率等参数的影响。
5.控制薄膜质量
金刚石薄膜的质量可通过调整各种沉积参数来控制，包括基底温度、压力、基底成分和气体成分。这些调整会影响生长速度、晶粒大小和再成核率，从而影响薄膜的表面粗糙度和整体质量。
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