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应用
HFCVD化学气相沉积金刚石的工作原理是：将含碳气氛与过饱和氢混合，以某种方式激活，然后通过一定的气氛组成、活化能、基材温度以及基材与活化源的距离等条件，在底面上沉积金刚石薄膜。通常认为金刚石薄膜的成核和生长可分为三个阶段：
- 含碳气体和氡气在一定温度下分解成碳、氢原子和其他活性自由基。它们与基体结合，首先形成一层非常薄的碳化物过渡层。
- 碳原子在基材上形成的过渡层上沉积金刚石核。
- 形成的金刚石晶核在适宜的环境下生长成金刚石微观件，然后生长成金刚石薄膜。
细节与部件
技术规格
| HFCVD技术组成 | ||
| 技术参数 | 设备组成 | 系统配置 |
| 钟罩：直径500mm，高度550mm，SUS304不锈钢腔体；内层不锈钢皮保温，提升高度350mm； | 一套真空腔体（钟罩）主体（夹套水冷结构） | 真空腔体（钟罩）主体；腔体采用优质304不锈钢；立式钟罩：夹套水冷夹套安装在钟罩整体外围。钟罩内壁采用不锈钢皮保温，钟罩固定在侧面。定位精确稳定；观察窗：真空腔体中部水平设置200mm观察窗，水冷，挡板，侧面和顶部配置45度斜角，50°观察窗（观察与水平观察窗同一点，以及样品支撑平台）；两个观察窗保持现有位置和尺寸。钟罩底部比台面平面高20mm，设置冷却；平面上预留的孔，如大阀门、排气阀、气压测量、旁通阀等，均用金属网密封，并预留安装电极接口； |
| 设备台：长1550*宽900*高1100mm | 一套拖动样品台装置（采用双轴驱动） | 样品架装置：不锈钢样品架（焊接水冷）6位装置；可单独调节，仅上下调节，上下调节范围为25mm，上下移动时左右晃动要求小于3%（即上升或下降1mm时左右晃动小于0.03mm），样品台上升或下降时无旋转。 |
| 极限真空度：2.0×10-1Pa； | 一套真空系统 | 真空系统：真空系统配置：机械泵+真空阀+物理漏气阀+主排气管+旁通；（由真空泵供应商提供），真空阀采用气动阀；真空系统测量：薄膜压力。 |
| 压升率：≤5Pa/h； | 两路质量流量计供气系统 | 供气系统：质量流量计由乙方配置，双路进气，流量由质量流量计控制，两路汇合后，从顶部进入真空腔体，进气管内部为50mm |
| 样品台移动：上下范围±25m；要求上下移动时左右晃动比例小于±3%； | 一套电极装置（2路） | 电极装置：四根电极孔的长度方向与支撑平台的长度方向平行，长度方向朝向直径200mm的主观察窗。 |
| 工作压力：采用薄膜压力计，测量范围：0~10kPa；工作恒定在1kPa~5kPa，恒定压力值变化±0.1kPa； | 一套冷却水系统 | 冷却水系统：钟罩、电极、底板均配备循环水冷却管路，并配备缺水报警装置3.7：控制系统。升降钟罩、放气、真空泵、主路、旁通、报警、流量、气压等的开关、仪表、仪器和电源均设置在支架侧面，并由14英寸触摸屏控制；设备具有全自动控制程序，无需人工干预，可存储数据并调用数据。 |
| 进气位置：钟罩顶部进气，排气口位置位于样品架正下方； | 控制系统 | |
| 控制系统：PLC控制器+10英寸触摸屏 | 一套自动压力控制系统（原装德国进口压力控制阀） | |
| 充气系统：2路质量流量计，流量范围：0-2000sccm和0-200sccm；气动阀 | 电阻真空计 | |
| 3.1.10真空泵：D16C真空泵 | ||
优点
纳米金刚石复合涂层拉丝模具以硬质合金（WC-Co）为基材，采用化学气相沉积法（简称CVD法）在模具内孔表面涂覆常规金刚石和纳米金刚石复合涂层，并经过涂层研磨抛光后得到全新产品。内孔表面涂覆的纳米金刚石复合涂层不仅具有常规金刚石涂层附着力强、耐磨的特点，而且具有纳米金刚石涂层表面平整光滑、摩擦系数小、易于研磨抛光的优点。涂层技术不仅解决了涂层附着力的技术难题，而且突破了金刚石涂层表面不易抛光的瓶颈，消除了CVD金刚石薄膜产业化的障碍。
|
技术指标 |
传统拉丝模具 |
纳米金刚石涂层拉丝模具 |
|
涂层表面晶粒尺寸 |
无 |
20~80nm |
|
涂层金刚石含量 |
无 |
≥99% |
|
金刚石涂层厚度 |
无 |
10 ~ 15mm |
|
表面粗糙度 |
Ra≤0.1mm |
A级：Ra≤0.1mm B级：Ra≤0.05mm |
|
涂层拉丝模具内孔直径范围 |
Ф3 ~ Ф70mm |
Ф3 ~ Ф70mm |
|
使用寿命 |
寿命取决于工作条件 |
延长6-10倍 |
|
表面摩擦系数 |
0.8 |
0.1 |
- 针对设备模具升降平台的平行度和直线度，我公司专门生产专用工装。双轴升降方式足以使两端升降约±2丝，从而使更小的模具得以制作。
- 针对设备的工装，我公司整合了各家公司在工装上的优点，针对模具的工装和工艺。良好的工装和夹紧，稳定可靠，精度高，操作方便。
- 针对设备的关断阀，其他厂家使用挡板阀，无法线性调节（即打开后间隙很快增大）。我公司根据关断阀原理和稳定压力控制设计，使关断间隙可以线性调节，达到稳定压力控制；
- 全自动控制系统通过计算机算法自动控制压力；可以减少操作员的随意性，使工艺更加保密。节省人力，同规格模具质量的一致性更理想；
- 针对升降钟罩的稳定性，我公司采用自润滑轴承，使转动更加灵活，无卡滞。基本工艺，可根据客户的每种金刚石涂层工艺制作金刚石涂层。
警告
操作员安全是最重要的问题！ 请小心操作设备。 使用易燃易爆或有毒气体是非常危险的，操作人员在启动设备之前必须采取所有必要的预防措施。 反应器或室内正压工作是危险的，操作人员必须严格遵守安全规程。 使用空气反应材料时，尤其是在真空下，也必须格外小心。 泄漏会将空气吸入设备并导致发生剧烈反应。
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