唐晓龙，徐　锋，徐俊华，叶　鹏，吴海兵，左敦稳

(1. 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016； 2. 淮阴工学院 数字化制造技术实验室，江苏 淮阴 223003)



掺硼金刚石/硬质合金膜基结合和摩擦磨损性能的研究

唐晓龙1，徐锋1，徐俊华1，叶鹏1，吴海兵2，左敦稳1

(1. 南京航空航天大学 机电学院，南京 210016； 2. 淮阴工学院 数字化制造技术实验室，江苏 淮阴 223003)

摘要：金刚石刀具涂层在碳纤维复合材料等难加工材料高效加工方面有着广阔的应用前景。在热丝化学气相沉积系统通过气体掺硼，在硬质合金表面制备了掺硼金刚石涂层。通过SEM、Raman以及压痕测试对涂层的表面形貌、成分和膜基结合性能进行了测试和分析；对涂层进行了摩擦磨损实验，研究了涂层不同环境温度下的摩擦系数及磨损率。结果表明，适量的硼掺杂可以细化金刚石晶粒，提高膜基结合力，降低摩擦系数并提高耐磨性，掺硼金刚石磨损率随温度的升高而增大，本文合适的掺硼浓度为3×10-3。

关键词：掺硼金刚石；硬质合金；结合力；摩擦磨损

0引言

硬质合金与CVD金刚石涂层的结合，使刀具既表现出金刚石高的硬度和耐磨性，也表现出硬质合金本身良好的抗冲击性和强韧性，是加工高硅铝合金、金属基复合材料、有色金属、纤维增强聚合物层压制品等材料的有力工具[1]。近年来掺杂金刚石膜得到了广泛研究，常用掺杂元素有硼、氮、磷等。掺硼金刚石(boron-doped diamond，BDD)是在生长过程中动态引入硼元素从而制备的一种金刚石，由于硼原子的引入可以使金刚石的电阻率降低并成为半导体材料，重硼掺杂金刚石甚至具有超导性质，因此在微电子及电化学领域有较多研究[2-3]，并得到了广泛的应用，相比而言，BDD涂层在刀具应用方面的研究较少。……