拉伸模具内孔CVD金刚石薄膜的抛光技术研究

发布时间：2017-08-19 01:18

  本文关键词：拉伸模具内孔CVD金刚石薄膜的抛光技术研究

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【摘要】：化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石涂层拉伸模具具有天然钻石模具的光洁度、聚晶金刚石模具的耐磨性和硬质合金模具的抗涨性,是新一代极具竞争力的拉拔模具。然而到目前为止,对于CVD金刚石涂层拉伸模具内孔抛光的有关研究未见报道。本文开展了拉伸模具内孔CVD金刚石薄膜的抛光技术研究,主要内容包括装置的研制、机械抛光工艺研究和化学机械抛光工艺研究三个部分。具体研究内容及结论如下:(1)在对专用抛光装置研究基础上,采用模块化的设计思想,对模具夹具及传动模块、抛光头及其传动模块、电磁感应加热模块、抛光装置床身模块等进行了设计,加工和选购所需零部件并进行了组装和调试,研制成功了拉伸模具内孔CVD金刚石薄膜涂层的专用抛光装置。(2)对于机械抛光工艺研究,发现:依次采用自制的含有不同金刚石颗粒的抛光头对金刚石涂层进行粗抛和半精抛,其Ra在抛光初始阶段下降较快,后续下降较慢,并趋于平缓;适当增大模具转速,涂层在单位时间内被金刚石抛光头微切削的次数增加,涂层表面的尖峰会更快的被削平,抛光效率提高;适当增加抛光载荷,涂层表面的晶粒受到更大的剪切力,晶粒也就越易破裂和脱落,抛光效率也得到提高;采用优选的机械抛光工艺,对初始粗糙度为4.1 um的金刚石涂层经过1.5h的粗抛光、3h的半精抛光后,表面粗糙度可达到0.085 um。(3)对于化学机械抛光工艺研究,发现:分别用碳化硼铜和碳化钨铜合金复合抛光头对金刚石涂层进行化学机械抛光,硬度较高的碳化硼铜合金复合抛光头抛光效率较高;适当提高模具温度可以加快金刚石涂层石墨化的过程,提高抛光效率,但温度过高,会减弱化学机械抛光中的机械作用;采用优选后的化学机械抛光工艺,初始粗糙度为0.085 um的金刚石涂层经过4h的化学机械抛光后,表面粗糙度可达到0.028 um。
【关键词】：CVD金刚石薄膜 拉伸模具 机械抛光 化学机械抛光 CVD金刚石涂层拉伸模具
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.692;TG305
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 引言13
• 1.2 金刚石的结构13
• 1.3 金刚石膜的性质及应用13-14
• 1.4 金刚石膜的抛光机理14-16
• 1.5 金刚石膜的抛光技术16-21
• 1.5.1 机械抛光16-17
• 1.5.2 化学辅助机械抛光17
• 1.5.3 热化学抛光17-18
• 1.5.4 等离子体刻蚀抛光18-19
• 1.5.5 离子束抛光19
• 1.5.6 激光抛光19
• 1.5.7 其他抛光19-20
• 1.5.8 各抛光方法的特点比较20-21
• 1.6 课题的研究背景、重要性及意义21-22
• 1.7 有关金刚石涂层拉伸模具研究的介绍22
• 1.8 本文的研究内容及技术路线22-25
• 第二章 CVD金刚石涂层拉伸模具内孔的抛光装置研制25-33
• 2.1 引言25
• 2.2 CVD金刚石涂层拉伸模具内孔的抛光装置的总体设计25-28
• 2.2.1 CVD金刚石涂层拉伸模具内孔的抛光的原理25-26
• 2.2.2 CVD金刚石涂层拉伸模具内孔的抛光装置的总体设计26
• 2.2.3 抛光装置各模块功能26-28
• 2.3 CVD金刚石涂层拉伸模具内孔的抛光装置各模块设计28-32
• 2.3.1 模具装夹及传动设计28-30
• 2.3.2 抛光头及传动设计30-31
• 2.3.3 电磁感应加热选用31
• 2.3.4 抛光装置床身设计31-32
• 2.4 CVD金刚石涂层拉伸模具内孔的抛光装置32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 金刚石涂层拉伸模具内孔的机械抛光工艺研究33-53
• 3.1 引言33
• 3.2 实验条件33-36
• 3.2.1 实验材料33-34
• 3.2.2 实验设备34-36
• 3.3 实验方法36
• 3.4 粗抛实验36-45
• 3.4.1 模具转速对抛光效果的影响36-38
• 3.4.2 抛光载荷对抛光效果的影响38-41
• 3.4.3 粗抛实验工艺参数的优选值41-43
• 3.4.4 考虑抛光头往复运动的粗抛实验43-45
• 3.5 半精抛实验45-50
• 3.5.1 模具转速对抛光效果的影响45-47
• 3.5.2 抛光载荷对抛光效果的影响47-49
• 3.5.3 半精抛实验的优选值49-50
• 3.6 机械抛光实验优化50-51
• 3.7 高效机械抛光分析51
• 3.8 本章小结51-53
• 第四章 金刚石涂层拉伸模具内孔的化学机械抛光工艺研究53-59
• 4.1 引言53
• 4.2 抛光头材料选择的实验53-55
• 4.2.1 实验条件及安排53-54
• 4.2.2 实验结果及分析54-55
• 4.3 温度对化学机械抛光的影响实验55-57
• 4.3.1 实验条件及安排55-56
• 4.3.2 实验结果与分析56-57
• 4.4 化学机械抛光工艺参数的优选值57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 总结59-60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-66
• 致谢66-67
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文67

【参考文献】

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本文编号：697851