Науч. сотр. Научного центра порошкового материаловедения ПНИПУ.
614013, г. Пермь, ул. Профессора Поздеева, 6.
Researcher of the Centre of powder material science .
614013, Perm, Professor Pozdeev str., 6.
Докт. техн. наук, проф. кафедры «Материалы, технологии и конструирование машин» ПНИПУ.
614990, г. Пермь, Комсомольский пр-т, 29.
Dr. Sci. (Tech.), prof. of the Department of materials, technology and machine design.
614990, Russia, Perm, Komsomol’skii pr., 29.
Необходимым условием для обеспечения требуемых свойств алмазной пленки, полученной газофазным осаждением, является подготовка поверхности. В работе рассмотрено влияние температуры и концентрации травителя CuSO4 на структурный и фазовый составы поверхности твердосплавных материалов, а также изучены структурный и фазовый составы сплошной поликристаллической алмазной пленки на стадиях ее роста. Качественно определена адгезия полученных алмазных пленок к поверхности твердосплавных материалов. Установлено, что обработка поверхности твердого сплава в растворе CuSO4 при температуре t = 23 °С приводит к неравномерному удалению кобальтовой связки с выкрашиванием зерен WC и образованием пористой структуры в поверхностном слое сплава WC–6%Co. Обработка травителем CuSO4 при t = –2 °С обеспечивает равномерное вытравливание Co-связки по границам зерен WC и формирование химически однородной поверхности. Ориентационный рост и адгезия алмазной пленки зависят от элементного состава поверхности сплава WC–Co после обработки в растворе CuSO4. Если обработка осуществлялась при tр-ра = 23 °С, то в процессе синтеза алмазной пленки затруднено удаление меди из дефектного поверхностного слоя WC – это обуславливает разнонаправленный рост алмазных кристаллов в пленке по двум направлениям: <111> и <110>, что вызывает критические биаксиальные напряжения сжатия (2,5 ГПа) и приводит к низкой адгезии пленки к поверхности твердого сплава. Если обработку проводили при tр-ра = –2 °С, то ориентационный рост алмазных кристаллов в пленке происходит в одном преимущественном кристаллографическом направлении <111>, что снижает биаксиальные напряжения сжатия (1,7 ГПа) и увеличивает адгезионное сцепление пленки к поверхности твердого сплава. Дефектность структуры, рассчитанная по соотношению линий интегральных интенсивностей I1333 / I1580 с использованием метода Раман-спектроскопии, уменьшается с повышением концентрации для отрицательных температур и возрастает для положительных температур раствора CuSO4 при подготовке поверхности.
Surface preparation is a prerequisite for ensuring the required properties of a diamond film obtained by gas-phase deposition. The paper considers the effect of temperature and concentration of the etchant CuSO4 on the structural and phase composition of the surface of hard-alloy materials. The structural and phase composition of a continuous polycrystalline diamond film at its growth stages was also studied. Adhesion of the obtained diamond films to the surface of carbide materials was qualitatively determined. It has been established that surface treatment of a hard alloy in a CuSO4 solution at a temperature t = 23 °C leads to unequal removal of the cobalt bond with chipping of WC grains and the formation of a porous structure in the surface layer of the WC–6%Co alloy. The treatment with an etchant CuSO4 at t = –2 °С ensures uniform etching of the Co-bond along the WC grain boundaries and the formation of a chemically uniform surface. The orientational growth and adhesion of the diamond film depend on the elemental composition of the surface of the WC–Co alloy after treatment with a CuSO4 solution. If the treatment was carried out at a tsolution = 23 °C, then during the synthesis of the diamond film, the removal of copper from the defective surface layer of WC is difficult. This provides the multidirectional growth of diamond crystals in the film in two directions: <111> and <110>, which causes critical biaxial compressive stresses (2,5 GPa) and leads to low adhesion of the film to the surface of the hard alloy. If the treatment was carried out at tsolution = –2 °C, then the orientational growth of diamond crystals in the film occurs in one preferential crystallographic direction <111>. It reduces the biaxial compressive stresses (1,7 GPa) and increases the adhesive adhesion of the film to the surface of the hard alloy . The structure defect, calculated from the ratio of the lines of integrated intensities I1333 / I1580 using the Raman spectroscopy, decreases with concentration growth for negative temperatures and increases for positive ones of CuSO4 solution during surface preparation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.