CVD金刚石涂层制备方法自问世以来，就得到广泛关注，随着科技进步，诞生了多种CVD沉积方式，并且在工业生产得到实用化发展。CVD金刚石涂层的一个重要应用就是作为刀具涂层，利用金刚石的高硬度和高的热导率，来大幅度提高刀具的使用寿命。不过，多数是在硬质合金基体表面使用，在钢铁基体上应用很少，这是因为钢铁基体沉积CVD金刚石涂层有难度。下面，小编为大家分享一下钢铁基体沉积CVD金刚石涂层有哪些难点以及如何解决这些难题吧。
一、钢铁基体沉积CVD金刚石涂层的难点
1、铁磁类金属及其合金的石墨催化作用
CVD金刚石在中温低压环境中沉积，需依靠大量的氢原子将sp2转化并为sp3，才能有效抑制石墨和非晶碳的生成。然而，对于碳溶解材料如Fe、Co、Ni、Mn及其合金，即使在CVD金刚石沉积环境下仍具有强烈的催化碳氢基团和金刚石转化成石墨的作用。在钢铁基体上直接沉积CVD金刚石，基体中的Fe首先催化碳氢基团转化为石墨，在基体表面覆盖上一层松软的石墨后，才开始在石墨表面形核金刚石，金刚石膜与基体的结合力很低，甚至在CVD金刚石沉积结束后冷却时就直接从基体崩落。
2、相变应力对金刚石膜粘附性能的影响
多数CVD金刚石沉积温度在700~950℃范围，这一温度超过了大多数钢铁材料的奥氏体化起始温度，甚至达到和超过了一些碳钢和低合金钢奥氏体化温度范围。在CVD沉积结束后样品冷却时，高温奥氏体将发生珠光体(缓冷)或马氏体(快冷)转变，转变过程中基体体积膨胀。理论上，钢铁基体样品冷却时的收缩与相变的膨胀能部分互相抵消，然而相变的体积膨胀量比冷却时的收缩量大近一倍，且相变是在短时间内完成，相变体积膨胀造成的内应力将直接使脆性的金刚石膜崩落。
二、解决钢铁基体沉积金刚石涂层困难的措施
钢铁基体沉积金刚石中所遇问题，均可通过设计合理的过渡层来解决。和传统的过渡层设计相比，钢铁基体沉积金刚石膜过渡层要考虑的因素更多，主要表现在以下几点：
1、过渡层要能阻挡基体的中Fe、Ni、Co等石墨催化元素在长时间的高温CVD过程中扩散至基体表面和与金刚石接触的界面，防止界面金刚石石墨化；
2、过渡层要能阻挡碳穿透过渡层向基体扩散，提高过渡层表面金刚石的形核率，并保证基体的碳含量不致过度升高，影响基体在淬火时的力学性能；
3、过渡层要有足够的厚度和韧性，以缓解基体淬火时因奥氏体→马氏体相变引起的相变应力应变冲击；
4、过渡层在整个CVD金刚石生长和沉积后的冷却过程中不发生一级相变，防止过渡层中引入相变应力。
通常，单一的过渡层很难满足上述复杂的综合要求，采用多层过渡层设计，是解决上述问题常用方法。
关于钢铁基体沉积CVD金刚石涂层有哪些难点及其解决措施大致介绍如上所述，随着涂层技术的研究进程深化，CVD金刚石涂层的应用领域及材料也会越来越多。
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