一、项目介绍

常规的高温高压方法制备的金刚石存在条件苛刻，设备投入高，金刚石质量不高等缺点。目前我国使用的金刚石刀具多为进口的聚晶（PCD）金刚石刀具或金刚石聚晶片（将人造金刚石微粒加粘合剂在高温高压下压成的金刚石复合片），也有将金刚石聚晶片或金刚石厚膜通过烧结或焊接在切削耐磨部件上的金刚石刀具，因为高温氧化或焊接原因，造成金刚石片脱落，这影响了金刚石切削耐磨部件的使用质量，同时金刚石聚晶片或厚膜的制备成本较高，这又限制了金刚石的应用。80年代中期，日本国家无机材料研究所发明了化学气相沉积（CVD）法，极大地推动了金刚石膜研究的发展，随后，发明了热丝CVD法，微波等离子CVD法。我国也于八十年代末开始了CVD金刚石膜的研究。微波等离子CVD法由于其一系列优点而成为制备高质量金刚石膜的首选方法。

该项目是武汉市重大攻关项目“微波法生长高质量金刚石膜及产业化研究”，该项目于1999年元月通过了武汉市科委组织的专家鉴定，专家鉴定项目研究成果达到了九十年代国际先进水平。

二、主要技术性能指标

2450MHZ/5KW不锈钢谐振腔型微波等离子CAD装置的气体流量、气压和基底温度可精确控制，均匀区为φ50mm，可制备φ50mm透明金刚石膜和金刚石涂层刀具，沉积速度为5.0μm/h。

三、适用范围及市场前景

金刚石具有极其优异的力学、电学、热学、声学和光学等性质。其优异的力学性能突出地表现在其硬度在已发现的材料中最高的，可达到1000kg/mm2，加之其磨擦系数非常小（约0.05），因而可用作切削刀具、钻头、轴承、压模、拉丝模、精密量具的涂层等，不仅提高使用寿命，还可提高加工精度。我校制备了金刚石涂层氮化硅刀具，并进行了加工17wt%Si-Al合金和铜合金的切削试用，试用表明金刚石涂层后比涂层前的使用寿命提高8—10倍以上，加工精度明显提高。

我校研制成功了具有我国独立知识产权且可精确控制的2450MHZ/5KW不锈钢谐振腔型微波等离子CVD装置，该装置性能相当于美国ASTteX公司的价值40万美元的同类型装置的性能，而自制设备只用了45万元人民币，价格优势明显，随着金刚石膜的广泛应用，设备的需求量将越来越大，独立开发的金刚石涂层氮化硅刀具已成功地进行了试用，开发专用的金刚石膜沉积装置及利用该装置用于开发金刚石涂层刀具及其它种类功能薄膜等将带来良好的经济效益。

每年我国进口的金刚石膜聚晶刀具价值超过数千万元人民币，金刚石涂层刀具的加工精度一般高于金刚石聚晶刀具，且金刚石涂层刀具的工艺简单，成本低。已有的研究表明，金刚石膜涂层陶瓷刀具，且金刚石涂层刀具的工艺简单，成本低。已有的研究表明，金刚石膜涂层陶瓷刀具和WC-CO硬质合金刀具比焊接金刚石刀具可更有效提高机械加工精度，比未涂层时提高使用寿命10倍以上，从而大大提高机械加工效率。仅美国通用电器公司（GE）在中国的金刚石刀具年销售额就超过千万元人民币。我国年需金刚石刀具数十万片，价值超过数千万元人民币，大都为进口。金刚石涂层刀具的加工精度一般高于金刚石聚晶刀具，且金刚石涂层刀具的工艺简单，性能也优于PCD金刚石刀具且成本低94年世界上金刚石刀具产值达5亿美元，预计2000年产值可达数十亿美元。用金刚石涂层刀具替代现有进口金刚石刀具将带来良好的经济效益，同时对开发新型的刀具材料和耐磨材料，具有很高的科学意义和广阔的应用前景。 
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