中文摘要：

本项目以SiC、Si3N4等结构陶瓷材料为研究对象，采用热丝化学气相法制备陶瓷基金刚石涂层，针对陶瓷基体表面缺陷，提出了金刚石涂层交替沉积、抛光的新方法，采用"常规金刚石涂层沉积→等离子体抛光→纳米金刚石涂层沉积→机械抛光"循环制备新工艺，通过常规金刚石与纳米金刚石涂层相复合，等离子体抛光与机械抛光相结合，在陶瓷基体上沉积获得既具有高附着力又有光滑表面的多层膜结构金刚石复合涂层，应用于各类拉拔模具、陶瓷刀片等工模具和机械密封等耐磨器件，制备出各类陶瓷基金刚石复合涂层工具，并通过应用试验研究进一步显示其优异性能，本课题的研究是将陶瓷材料和金刚石涂层巧妙结合，既有效克服了陶瓷材料表面缺陷，又利用了陶瓷基体金刚石涂层结合强度较硬质合金基体显著提高的优势，不仅能大幅度延长传统硬质合金工模具和器件的使用寿命，而且对于有效减少钨、钴资源的消耗，解决硬质合金行业资源危机问题具有十分重要的社会经济意义。

结论摘要：

金刚石薄膜优异性能已使其在工模具和耐磨器件方面的应用成为国内外产业化重要方向，长期以来国内外的研究主要集中在以硬质合金为基体的金刚石涂层，特别是在提高金刚石涂层与硬质合金基体之间附着力方面，而对于陶瓷基金刚石涂层，无论在制备技术还是性能实验方面的研究还相对较少，因而限制了其替代硬质合金及其涂层的应用。对于非氧化物结构陶瓷，如碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)等，是典型强共价键结合的强碳化物形成材料，有近似于金刚石的四面体结构单元，在陶瓷基体材料上，容易获得结合强度比硬质合金显著提高的金刚石涂层，从而可有效解决涂层结合强度这一技术难题，极大拓宽金刚石薄膜材料在摩擦磨损领域的应用范围，然而，与硬质合金材料不同，陶瓷材料的固有缺陷对表面涂层性能有很大的影响，尤其对摩擦磨损特性影响显著，从而直接影响其在摩擦学领域的使用性能，因此，如何从根本上克服陶瓷材料表面缺陷，获得很好的涂层表面质量，达到显著改进其摩擦磨损特性的目的，就成为高性能陶瓷基金刚石涂层制备和应用的关键所在。 本项目以SiC、Si3N4等结构陶瓷材料为研究对象，研究陶瓷基金刚石涂层的生长机理和界面晶体结构，探讨6H-SiC(0001)表面基体初期金刚石涂层沉积的原子结构及其化学势的影响，建立β-SiC(111)面金刚石涂层生长过程中CHx和C2Hx分子基团的吸附结构和β-Si3N4与金刚石涂层界面间晶体结构模型。采用热丝化学气相法制备金刚石涂层，针对陶瓷基体表面缺陷，提出了涂层交替沉积、抛光的新方法，采用“常规金刚石涂层沉积→等离子体抛光→纳米金刚石涂层沉积→机械抛光”循环制备新工艺，通过常规金刚石与纳米金刚石涂层相复合，等离子体抛光与机械抛光相结合，在陶瓷基体上沉积获得既具有高附着力又有光滑表面的多层膜结构金刚石复合涂层，应用于各类拉拔模具、陶瓷刀片等工模具和机械密封等耐磨器件，制备出各类陶瓷基金刚石复合涂层工具，并通过应用试验研究进一步显示其优异性能，本课题的研究是将陶瓷材料和金刚石涂层巧妙结合，既有效克服了陶瓷材料表面缺陷，又利用了陶瓷基体金刚石涂层结合强度较硬质合金基体显著提高的优势，不仅能大幅度延长传统硬质合金工模具和器件的使用寿命，有效解决高效切削、煤液化装备阀门、电力电缆生产、机械密封等行业的技术难关，而且对于有效减少钨、钴资源的消耗，缓解硬质合金行业资源危机具有十分重要的社会经济意义。