[00783472]谐振腔型微波等离子化学气相沉积金刚石膜技术研究

金刚石膜属于无机非金属材料，它具有优异的力学、电学、光学、声学和热学性能，在自然界还很难找到这样集如此多优异性能于一身的材料，有专家曾预测，金刚石膜将取代“20世纪的硅文明世纪”成为“21世纪的金刚石文明世纪”。它的人工合成是当今新材料领域的研究热点。微波等离子体化学气相沉积是制备高质量薄膜材料的高新技术。该项目主要研究内容包括：(1)利用微波等离子体的一系列优点，自制一套2450MHz/5kW不锈钢谐振腔式微波等离子体系统，(2)采用新的思路，进行基片加热材料的设计与优选；(3)通过工艺优化和工艺的控制，制备出透明和高取向的金刚石膜。(4)通过基片预处理和快速成核法，获得高附着性能和高沉积速率的金刚石膜。自制系统的特点为三路质量流量、气压和基片温度可精确控制，自行设计和研制的光纤光谱仪可在线检测等离子体的可见光光谱，以精确控制金刚石膜的沉积过程，基片温度采用气压、微波功率、居于基片下方的基片加热材料来控制，温差小于20摄氏度，沉积的金刚石涂层氮化硅刀具，WC-Co硬质合金钻头达到实用化要求。经应用表明金刚石涂层氮化硅刀具加工硅铝合金可降低表面粗糙度，加工铜合金可提高刀具寿命10倍以上，金刚石涂层硬质合金钻头有效提高了钻头的耐磨性，钻孔直径一致性好，比氮化钛涂层硬质合金钻头提高使用寿命8.5倍，不仅提高了生产效率，而且带来了显著的经济效益和社会效益，现已实现产值400万元，新增利润240万元，节支总额达2190万元。1999年元月经专家鉴定，该项目研究达到国际先进水平。该技术的推广应用对传统的机械、信息产业的结构调整和优化升级，产品更新换代，实现技术跨越以及促进本领域和国防、航天航空等相关行业的科技进步都将产生重大的经济效益和社会效益，具有广阔的应用前景。