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    題名: 碳化鎢基板上成長鑽石薄膜之研究
    其他題名: Study for diamond film growth on tungsten carbide substrate
    作者: 葉千瑞;Ye, Cian-Ruei
    貢獻者: 淡江大學物理學系碩士班
    林諭男;Lin, I-Nan
    關鍵詞: 鑽石薄膜;碳化鎢;铣刀;diamond film;tungsten carbide
    日期: 2013
    上傳時間: 2014-01-23 13:44:10 (UTC+8)
    摘要: 由於鑽石具有許多無與倫比的物理及化學特性,因此有極高的應用潛力。但是傳統人工鑽石膜粗糙的刻面(facet)表面是應用上最大的問題之一。為了克服表面粗糙度的問題,近幾年來合成奈米晶鑽石(nano-diamond)成為相當熱門的研究主題,這是因為奈米晶鑽石不但可以大輻降低表面粗糙度,而且在許多方面具備了比微米晶鑽石更卓越的特性,因此在各種領域的應用上具有很大的潛力。
    因此本論文中利用IPLAS系統微波電漿輔助化學汽相沉積法沉積鑽石薄膜於不同前處理碳化鎢铣,以其能得到較佳前處理條件使鑽石薄膜鍍於碳化鎢铣刀有較佳之附著力讓碳化鎢铣刀的工作壽命延長。
    實驗故分成三大部分,第一部分為碳化鎢铣刀利用不同前處理方式後沉積鑽石薄膜,再利用掃描式電子顯微鏡(SEM)、拉曼光譜(Raman),評估碳化鎢铣刀在不同的前處理下鑽石薄膜分別最佳沉積條件。考慮有無孕核以及孕核時間長短和前處理步驟的順序對於鑽石薄膜在碳化鎢铣刀上的影響,P45-EP20s為碳化鎢铣刀系列的最佳條件。
    第二部分則是利用氮化物作為緩衝層,並為使鑽石薄膜沉積在緩衝層上其附著力和沉積速率等能更加提升,我們對緩衝層上進行不同前處理種類。而實驗中所使用的氮化物緩衝層為氮化鈦以及氮化鉻,考慮長時間酸洗會導致铣刀本身剛性降低以及緩衝層變薄使其抑制鈷擴散的能力降低,以及鑽石薄膜能均勻且完整連續的包覆铣刀,且無脫膜、分層等問題,P45-EP20s為氮化物緩衝層系列的最佳條件。
    最後的部分為將各系列最佳前處理條件之铣刀鍍上一微米厚的鑽石薄膜進行切削測試,測試铣刀的工作壽命是否延長以及鑽石薄膜的附著力與耐磨耗度的優劣。碳化鎢铣刀C20-P45-EP20s以及氮化鉻緩衝層铣刀P45-EP20s在低走速高磨耗的測試下依然有不錯表現,僅刃部有輕微脫膜現象甚至只有鑽石薄膜隨刃角鈍化。另外由於氮化物緩衝層的品質不夠好導致鑽石薄膜在切削測試中比現不如預期,也因此可以顯出濺鍍氮化物於碳化铣刀的前處理其重要性。
    Diamond and related materials grown have enormous potential application due to their marvelous combination of physical and chemical properties. However, large roughness of microcrystalline diamond films makes them inapplication in some specific applications.Recently, nanocrystalline diamond films with naturally smooth surface have been synthesized, which has more advantages and potential applications than microcrystalline diamond films.
    In brief, we develop a reliable pretreat processing procedure for depositing uniform, smooth surface and good adhesion nanocrystalline diamond films on tungsten carbide drills.
    顯示於類別:[物理學系暨研究所] 學位論文

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