技术背景及其意义分析

化学气相沉积（chemical vapor deposition，CVD）金刚石薄膜具有优异的力学、摩擦学、电学、热学、电化学、光学及声学性能，使其应用涉及机械、电子、航空航天、环保等诸多领域，在耐磨涂层、窗口材料、电化学电极、热沉、冷阴极场电子发射、微电子机械系统器件、半导体器件和声表面波器件等方面都极具应用价值，尤其是超硬耐磨减摩涂层作为表面工程领域的关键技术之一，在改善材料耐磨、减摩性能方面发挥着越来越重要的作用。金刚石薄膜具有十分接近天然金刚石的硬度、高的弹性模量、极高的热导率、良好的自润滑性和化学稳定性等优异性能，作为新型耐磨减摩涂层具有广阔的应用前景。

虽然金刚石薄膜的优异特性使之成为21世纪最有发展前途的新型功能材料之一，但其作为窗口材料、电子器件、冷阴极场电子发射以及声表面波滤波器等的应用目前仍处于实验研究阶段，而利用其力学和摩擦学特性的金刚石薄膜超硬耐磨减摩涂层器件的制备和应用却获得了快速的发展，已成为金刚石薄膜应用和产业化的主要方向。

随着电线电缆、金属制品、建筑管材、阀门、轴承等行业的快速发展，对金刚石薄膜的制备和应用提出了新的特殊要求，即要求以各种应用广泛的内孔表面作为耐磨减摩涂层对象，研究开发内孔金刚石薄膜涂层的关键技术，比如广泛应用于各类金属线材、管材拉拔的硬质合金拉拔模具（包括拉丝模、拉管模等）；应用于电缆线芯绞制紧压的硬质合金绞线紧压模；应用于同轴电缆、铝塑复合管金属管壁对焊拉拔及定径的硬质合金拉拔套和焊接套；应用于电焊条焊剂上粉包覆药皮的硬质合金涂粉模；应用于冲压薄壁件制造的硬质合金引深模；应用于异型线材拉拔和绞制的硬质合金异型拉丝模和紧压模；应用于煤液化等石油化工行业极端工况条件（比如高温、高压差、高固态浓度浆料冲蚀）的硬质合金耐磨阀门；应用于喷雾干燥设备、磨料喷射装备、水射流喷射装备等苛刻工况条件（比如高压、高硬度固体颗粒冲蚀）的硬质合金或陶瓷喷嘴等。在上述应用领域中，各种工件的内孔表面磨损非常严重，寿命短、损耗大，严重制约了生产效率和产品质量的提高，难以保障长期运行过程中关键装备的工作稳定性和可靠性。采用内孔金刚石涂层技术，研究开发新型内孔金刚石薄膜涂层装置及其相关工艺，对于延长内孔耐磨器件的使用寿命，显著提高生产效率和改善产品的质量，满足高温、高压、强腐蚀等极端工况对关键装备高可靠性和长寿命方面的要求，具有十分重要的意义。

随着制造业的迅猛发展，金属拉拔和绞制已成为金属材料最普遍的加工工艺之一，在电线电缆行业，各类铝丝、铜丝、中高压电缆铜、铝线芯、大截面超高压电线电缆、异型线缆（如瓦形和扇形输电电缆等）、异型铜排以及漆包线等产品的生产在国民经济中占有重要地位。同样，在金属制品行业，各类铝、铜、碳钢/合金钢/不锈钢线材和管材以及焊丝的生产也在传统工业领域占有很大比重，拉丝模、拉管模、紧压模和其他各种拉拔模具是金属加工过程中常用的关键模具，应用范围广、市场容量大，已形成了规模很大的模具行业。然而目前生产上广泛采用的传统硬质合金拉拔模具非常容易磨损，寿命短、模具损耗大、生产效率低，而且拉制和绞制产品的表面质量差，特别是截面尺寸精度难以保证，造成原材料浪费严重，很大程度上制约了金属加工传统产业的技术进步和行业效益的进一步提高，尤其无法满足高速拉丝工艺对拉拔模具耐磨性提出的更高要求。目前，聚晶金刚石可用于制造拉丝模具，适用于小孔径模具的制备，但是加工工艺复杂、成本高，尤其难以用于大孔径模具和异型模的制造，而且聚晶金刚石通过采用钴等催化剂与金刚石微粉在高温高压下合成，在拉丝过程中硬度较低的钴等结合剂容易磨损，导致剩余的金刚石颗粒凸出，需要对模具内孔进行多次修磨，影响拉丝尺寸精度、表面质量和生产效率。CVD厚膜金刚石也可用于小孔径拉丝模的制备，但质量稳定性还有待提高，且因加工工艺复杂，成本更高。因此，在硬质合金拉拔模具内孔工作表面涂覆金刚石薄膜，使其既具有极高的内孔表面硬度和耐磨性，又具有较好的基体韧性，不仅能大幅度提高传统硬质合金拉拔模的使用寿命，有效减少换模时间和提高拉丝生产效率，还能从根本上改进拉制质量和光洁度，提高加工产品质量，保证线径尺寸精度的稳定性，有效节约原材料（铝、铜、钢等），减少钨资源的消耗，从而成为传统硬质合金模具的理想替代品。

影响金属拉拔行业升级的另一个重要制约是对拉拔模具孔型优化设计的研究尚且不足。对拉拔模具的研究工作主要集中在模具材料方面，虽然针对拉拔模具的孔型设计有一些研究，但大多停留在理论阶段。随着拉拔速度的不断提高，硬质合金模具的磨损过程也越来越快，在使用过程中需要经过数次修模，使原设计好的模具孔型不能得以保持。因此，虽然拉拔加工作为一种成熟的加工工艺已经存在了很长时间，但一直以来关于拉拔模具的优化设计并未得到足够的重视。随着CVD金刚石涂层拉拔模具的出现，拉拔模具的工作寿命得到极大的提高，并且由于使用过程中涂层一直保持完整，直至使用寿命终了涂层才发生脱落。此时，金刚石涂层拉拔模具已报废，无法通过修模再进一步使用。因此，在内孔沉积CVD金刚石涂层之前，对拉拔模具的孔型进行优化设计，相比传统的硬质合金模具而言是十分必要的步骤。在传统的拉拔模具制造行业中，拉拔模具的设计往往依赖设计人员的经验或参照配模表来进行，无论是针对性还是准确性都十分不足。随着计算机技术的快速发展，有限元仿真模拟逐渐成为拉拔模具优化设计的重要手段。有限元仿真能够准确地模拟金属线、管材拉拔过程中的应力应变变化，观察拉拔力和产品尺寸。通过对拉拔模具设计参数的控制，从而研究这些因素对拉拔过程的影响。通过对这些模拟结果进行分析，即可对拉拔模具的设计参数进行优化设计。目前，国内外对金属线、管材的拉拔过程已经展开了一些研究，主要以硬质合金拉拔模具为研究对象，而对于CVD金刚石涂层拉拔模具的拉拔过程的研究还比较缺乏。有效合理地设计CVD金刚石涂层拉拔模具可以充分发挥金刚石涂层拉拔模具的性能，尤其对于高速自动化的拉拔生产线而言，可以大幅度延长拉拔模具的工作时间，减少更换维护模具的次数，对提高整个金属线、管材拉拔行业的生产效率十分重要。

随着现代高技术装备的迅猛发展，以高速、大温差、重载以及特殊环境或介质为代表的极端工况已成为高技术机械装备经常遇到的磨损工况，在这种超常工况的条件下，材料的摩擦磨损非常严重，使用寿命急剧缩短，稳定运行能力急剧下降，设备非正常磨损失效的问题非常突出，因而极端工况下的磨损失效已成为影响装备使用寿命和可靠性的技术瓶颈，严重制约了相关领域生产效率的提高和技术水平的进步。例如，在石油化工领域煤制油工业化装置中，煤浆的输送、预热、高压加氢、液化粗油的加氢、分离等各环节的减压调节阀门已成为煤制油工程的关键部件。然而在高温、高压、大压差、小流量且为重油、煤粉、氢气、硫化氢、氨气、硫、黄铁矿石等工作介质条件下，采用硬质合金材料制造的各类减压调节阀的工作条件属极端工况，在严重的磨损、气蚀和腐蚀工况下非常容易磨损，使用寿命无法满足要求，严重影响煤制油装置的正常运行和生产能力的提高，已成为当前煤转油技术中亟须攻克的关键技术。采用阀座内孔表面金刚石薄膜涂层技术可大幅度提高原有减压阀的使用寿命，达到耐高温、耐高压、耐冲刷、在高黏度下无堵塞、低噪声、密封可靠的效果，将对保证煤直接液化装备的安全运行具有重大意义。

喷嘴是应用非常广泛的以内孔为工作表面的耐冲蚀磨损器件，广泛应用于机械、石油、化工、汽车、船舶、航空航天、冶金、煤炭等行业，是喷雾干燥、表面强化、表面清洗、表面喷涂、表面改性、磨料喷射切割、水射流切割等设备中的关键器件。目前常用的喷嘴耐磨材料主要有硬质合金和陶瓷等，各类喷嘴在高速气流、水流和磨料共同冲蚀的极端工况下耐磨性较差，磨损非常严重，寿命短、损耗大，影响出口速度，降低加工效率。因此，在原有硬质合金或陶瓷喷嘴内孔表面涂覆金刚石薄膜涂层，将大幅度提高喷嘴使用寿命，对于提高相关行业生产效率也有重要作用。

此外，在电焊条行业，常用的焊条涂料具有较高的硬度，电焊条焊剂上粉包覆涂料时，传统硬质合金涂粉模内孔工作表面磨损严重、失效迅速，进而严重影响涂粉电焊条成品的表面质量和尺寸精度。采用金刚石薄膜作为涂粉模内孔表面涂层可以有效提高其耐磨损性能、使用寿命和产品质量，而且不同类型涂粉模在内孔长径比差距很大时，对内孔表面金刚石薄膜的制备提出了更高的要求。冲压引深模具在电池电极、半导体器件外壳、军用子弹、炮弹壳的生产中用量很大，引深模内孔工作表面对耐磨性和摩擦学特性要求较高，适合采用金刚石薄膜作为其表面耐磨减摩涂层，不仅能大幅度延长传统模具的使用寿命，显著提高相关行业的生产效率，还能保证拉深产品线径稳定不变、表面光滑、质量稳定，有效节约原材料。在铝塑复合管、同轴电缆行业，拉制外表面铝（铜）管时要求拉拔模具内孔表面与铝的摩擦系数小，采用内孔金刚石薄膜涂层拉拔套、焊接套能使产品工作寿命大幅度提高，拉制质量显著改善，拉制产品表面光洁、无摩擦痕迹，可以解决长期困扰铝塑管生产的难题，并使节能高效的“共挤一步法”工艺得以推广。

由此可见，随着内孔金刚石薄膜涂层应用范围的不断扩展，研究开发内孔金刚石薄膜制备新设备及其关键技术已非常必要而迫切，这些新设备及其关键技术在化学气相沉积薄膜制备领域属于前沿性的研究方向，若研究成功，必将进一步丰富CVD金刚石薄膜涂层技术，突破金刚石薄膜在许多内孔场合无法实际应用的瓶颈，极大地拓宽金刚石薄膜作为耐磨减摩涂层的应用领域，对于推动CVD内孔金刚石薄膜科学研究和产业化应用具有十分重要的意义。

CVD金刚石薄膜合成的方法虽然很多，但除了传统的热丝法、微波等离子体法、直流等离子体喷射法以外，其他CVD法还远未达到实用化的稳定程度，CVD金刚石薄膜合成技术的发展还主要集中在对上述三种方法的改进和完善。对于CVD金刚石薄膜合成技术而言，生长速率、金刚石薄膜质量以及批量合成的适宜度都是需要考虑的重要因素，采用微波等离子体CVD（microwave plasma CVD，MPCVD）法合成的金刚石薄膜虽然质量高，但设备成本高，尤其在大面积沉积条件下，一般生长速率较低。采用直流等离子体喷射CVD（direct plasma jet CVD，DPJCVD）法合成金刚石薄膜虽然速率高，但沉积面积和速率之间相互制约，合成工艺参数的控制较难，设备较复杂且稳定性还有待提高。目前的关键问题是上述两种方法尚只适用于平面或复杂形状基体外表面，由于等离子源和反应器的技术限制，还很难用于制备各种内孔的金刚石薄膜涂层，因此，在这种情况下，热丝CVD（hot filament CVD，HFCVD）法因设备简单、易于调整控制、沉积面积大且合成的金刚石薄膜质量较好而备受青睐，已成为内孔金刚石薄膜制备的主要方法。

目前HFCVD金刚石涂层设备一般用于平面或复杂形状基体外表面金刚石薄膜的制备，各种大容量、自动化HFCVD设备的研制和应用有力地促进了金刚石薄膜涂层刀具、金刚石厚膜膜片以及大面积金刚石薄膜涂层电极等的应用与产业化。自从20世纪日本学者采用HFCVD热丝穿孔技术在硬质合金拉丝模内孔表面沉积金刚石薄膜涂层以来，HFCVD法在内孔金刚石薄膜制备方面就显示了独特的优势。然而，由于国内外各种大容量、自动化HFCVD设备在反应器设计、热丝机构、气路系统、工件装夹机构等诸多方面都远远无法满足应用中日趋广泛的各种类型的内孔金刚石薄膜涂层器件的制备需要，严重影响了内孔金刚石薄膜的科学研究和应用产业化。

从20世纪70—80年代在异质基体上成功合成CVD金刚石薄膜至今，国内外研究人员在CVD金刚石薄膜的生长理论、制备方法、性能表征、后续加工技术以及应用等领域均进行了大量的研究，取得了丰硕的研究成果。2000年以来，本书作者课题组对于HFCVD金刚石薄膜的沉积工艺及其在硬质合金和陶瓷耐磨减摩器件领域的应用研究取得了突破性的进展，通过开发各种新型的预处理方法和沉积工艺，有效改善了金刚石薄膜和硬质合金、陶瓷基体之间的附着强度，并提高了薄膜的表面光洁度，促进了HFCVD金刚石薄膜在诸多工业领域的推广应用。但是这些研究和应用多局限于外平面沉积金刚石涂层，在各种孔径圆孔和复杂形状内孔沉积方面，还存在很多技术和工艺上的困难，这已成为金刚石薄膜沉积技术在以内孔为工作表面的耐磨减摩器件中产业化应用的主要障碍。国内外研究学者针对各种不同类别金刚石薄膜的摩擦磨损性能及机理进行了大量的系统研究，也针对常规金刚石薄膜的冲蚀磨损性能及机理进行了研究，但是缺乏对新型金刚石薄膜，如掺杂金刚石薄膜、纳米金刚石（nano-crystalline diamond，NCD）薄膜或复合金刚石（composited diamond，CD）与常用金属材料对磨的摩擦磨损性能及机理的系统研究，以及对于各类新型金刚石薄膜冲蚀磨损性能的系统研究。综上所述，为了推动CVD金刚石薄膜在内孔领域的应用，本书主要讨论解决下面所述的五个关键问题：

第一，针对不同的应用目标及内孔应用条件制备具有不同特性的高性能HFCVD金刚石薄膜。

硬质合金和陶瓷材料是目前在机械领域最常用的两种耐磨材料，同时也非常适合作为金刚石薄膜沉积基体材料，在内孔金刚石薄膜应用领域，沉积在基体表面的金刚石薄膜主要承受摩擦磨损或冲蚀磨损，金刚石薄膜主要的失效机理是薄膜与基体之间的分离和剥落，这很大程度上是因为金刚石薄膜和基体材料之间的附着力不足，这一现象在硬质合金基体中表现得尤为显著，因为硬质合金与金刚石热膨胀系数差异较大，并且其中的钴元素具有催石墨化作用，会对膜、基的结合力产生显著的不利影响，得到广泛研究的各类预处理技术也无法完全解决该问题。因此，本书重点关注了硼掺杂技术，以深入研究其在改善金刚石薄膜的附着性能及机械性能方面所起到的积极作用。此外，对比研究常用碳源对于金刚石薄膜生长速率、薄膜质量及机械性能的影响，合理选择碳源气体并搭配优化的沉积工艺来制备具有不同特性的高质量CVD金刚石薄膜也是本书研究的要点之一。

在部分应用中要求内孔金刚石薄膜具有较高的表面光洁度，这一点可以通过后续抛光加工以及制备NCD薄膜的方法得以实现。但是，对常规微米金刚石（micro-crystalline diamond，MCD）薄膜而言，其近似于天然金刚石的优异的硬度特性以及表面能大、化学稳定性好等优异性能也成为制约其后续抛光加工的重要因素，抛光工序所耗费的时间和精力远远超过了预期，成为制约金刚石薄膜制品效率化、批量化生产的一大瓶颈。而NCD薄膜中金刚石纯度较低，石墨以及非晶碳成分较多，残余应力较大，薄膜和基体之间的附着强度无法达到各类内孔极端工况下的应用需求，并且可沉积的薄膜厚度也受到了极大的限制。(www.xing528.com)

不同的应用目标以及内孔应用条件会对金刚石薄膜的附着性能、表面光洁度、表面硬度或表面可抛光性等特性及其摩擦学性能提出较高的要求，因此，如何综合已有的金刚石薄膜掺杂方法及沉积工艺，开发出具有不同特性的高质量金刚石薄膜以满足不同耐磨减摩器件内孔表面的工作需求，是促进金刚石薄膜在内孔领域推广应用需要重点解决的课题之一。其中非常关键的一点是金刚石薄膜表面可抛光性的提高往往意味着其表面耐磨损性能的降低，综合性能的提升也常常意味着沉积成本的大幅增加，如何正确处理这一矛盾也成为产业化应用中亟须处理的一大难题。

第二，不同类型HFCVD金刚石薄膜的摩擦学性能研究。

内孔金刚石薄膜在应用过程中主要承受摩擦磨损（比如用于各种管、线材拉拔的拉拔模具内孔表面的金刚石薄膜）或冲蚀磨损（比如用于喷嘴、阀门等各种流体机械零部件内孔表面的金刚石薄膜），国内外许多学者已经就各类常见金刚石薄膜的摩擦磨损性能进行了系统研究，但是对金刚石薄膜冲蚀磨损性能及机理的研究依旧局限于常规金刚石薄膜，而没有推广到采用新工艺、新技术制备的各类新型金刚石薄膜，比如硼掺杂金刚石（boron doped diamond，BDD）薄膜、复合金刚石薄膜等。

在固体颗粒冲蚀或固液两相流冲蚀的工作环境下，金刚石薄膜的冲蚀磨损性能在很大程度上决定了耐磨器件的使用寿命和加工性能，金刚石薄膜的冲蚀磨损机理十分复杂，它是金刚石薄膜机械性能的一种综合体现，不仅与其表面形貌、表面硬度、结构成分、表面粗糙度、断裂韧性等相关，还受到其他诸多因素的影响，如基体材料、薄膜与基体之间的附着性能、复合薄膜的分层结构等。因此，全面、彻底地研究不同类型金刚石薄膜的冲蚀磨损性能，从微观角度深入探究不同类型金刚石薄膜在冲蚀磨损机理方面存在的差异性，揭示上述各因素对不同类型金刚石薄膜冲蚀磨损性能和机理的影响，是促进金刚石薄膜在承受冲蚀磨损的耐磨器件表面产业化应用的一项必不可少的基础性研究工作。在摩擦磨损研究方面，在国内外已有研究的基础上，结合实际的应用情况选用合适的配副材料对MCD、NCD、BDD以及新型复合金刚石薄膜的摩擦磨损性能进行系统的对比研究，对于金刚石薄膜在摩擦磨损领域的推广应用也具有重要的现实意义。此外，国内外也未有针对在不同碳源环境下生长的金刚石薄膜的冲蚀或摩擦磨损性能的对比研究，本书在这一方面的研究有助于明确碳源气体对金刚石薄膜磨损性能的影响，从而为不同金刚石薄膜涂层制品制备过程中碳源气体的优选提供更充足的理论依据。

由于内孔应用环境的复杂性，金刚石薄膜在不同工况下的磨损机理存在较大的差异，国内外已有的研究成果主要着眼于金刚石薄膜在标准试验条件下的冲蚀磨损或摩擦磨损性能研究，鲜有将试验和应用相结合的系统化研究成果。因此，根据金刚石薄膜实际的工况设计应用摩擦磨损试验，将标准试验条件下的研究结果、应用摩擦磨损试验条件下的研究结果与实际加工应用条件下的研究结果进行对比分析，从而深入探究金刚石薄膜在复杂工况下的磨损机理，分析金刚石薄膜磨损性能与其应用效果之间的潜在联系，更有助于提高金刚石薄膜在不同工作条件下的使用寿命和应用效果，进一步推进其在耐磨减摩及耐冲蚀器件内孔中的应用。

第三，内孔沉积HFCVD金刚石薄膜的温度场和气场仿真、基于仿真分析的批量化内孔金刚石薄膜沉积装置中基体排布方式的优化、特殊形状内孔表面沉积金刚石薄膜过程中与温度场分布相关的热丝及夹具具体参数的优化。

HFCVD金刚石薄膜在内孔表面，尤其是小孔径、超大孔径和复杂形状内孔表面沉积的工艺比较复杂，稳定及批量生产困难，这一方面是受制于热丝排布与装夹技术的稳定性，另一方面则是内孔沉积环境下热丝-基体距离的限制和内孔形状的复杂性导致的基体温度场和基体表面附近气场（密度场、速度场等）的不均匀性，这一点在批量化内孔金刚石薄膜沉积和特殊形状内孔金刚石薄膜沉积的过程中体现得尤为明显。

在采用HFCVD法制备金刚石薄膜的反应过程中，温度场和气场的均匀性和稳定性对于金刚石薄膜的生长速度和质量有着显著的影响，因此需要从理论和实际两个角度对HFCVD真空反应腔内部的温度场和气场分布状态进行评估和预测，但是采用试验手段测量真空反应腔内的温度、气体密度、气体流速等温度场和气场分布数据非常困难。近年来，随着计算机技术的不断发展，越来越多烦琐的计算分析和难以实现的试验测量在计算机的帮助下变得简单而易于实现。使用仿真方法从理论角度研究采用HFCVD方法在基体内孔沉积金刚石薄膜反应过程中的温度场和气场分布状况，一方面可以针对批量化内孔沉积的实际需求，研究不同的基体排布方案对于整体温度场和气场分布均匀性的影响，从而完成批量化内孔金刚石薄膜沉积装置中基体排布方式的优化。另一方面，在现有试验性沉积装置的基础上研究不同的沉积参数、支承冷却和换热条件对于温度场和气场分布状况的影响，尤其是对基体内孔表面的温度场分布和内孔表面附近的流场分布状况的影响，可以针对不同孔径、不同孔型的基体，对在其内孔表面沉积金刚石薄膜的沉积参数、支承冷却和换热条件等进行优化，从而确保金刚石薄膜的厚度均匀性和质量稳定性。

采用仿真方法研究内孔沉积HFCVD金刚石薄膜沉积过程中真空反应腔内的温度场和气场分布，是现行条件下解决内孔金刚石薄膜质量不稳定、批量化生产较难的重要方法之一，对于推广HFCVD金刚石薄膜在内孔工作表面的应用、实现内孔表面沉积金刚石薄膜技术的产业化，具有重要的理论意义和现实意义。而截至目前，国内外对于HFCVD沉积装置内温度场和流场分布的研究依然停留在简化模型的理论研究阶段，现有模型多为平面沉积模型，而在内孔沉积模型和整体结构比较复杂的大批量产业化沉积模型方面的研究较少。

第四，金刚石薄膜涂层拉拔模具的孔型优化设计。

目前内孔金刚石薄膜沉积技术最重要的应用对象是拉拔模具，除表面涂层外，拉拔模具的孔型对于其应用效果也有显著影响。拉拔模具的孔型优化设计长期以来一直停留在经验设计阶段，通常依据配模表、生产实践资料或拉拔试验来确定，配模表数据来源广泛、条理性较强，但针对性和准确性较差；生产实践资料对具体企业而言针对性较强，但数据分散、缺乏组织。通过拉拔试验获得数据最有针对性，但试验成本高、开发周期长。传统硬质合金模具磨损很快，应用过程中需要多次修模，设计孔型通常难以得到保持，因此孔型设计的意义不大。金刚石薄膜在模具内孔的应用可以大幅延长模具寿命，改变模具的磨损机制，在全寿命过程中涂层模具孔型可以得到很好的保持，直到薄膜脱落失效为止。因此，结合不同类型金刚石薄膜涂层拉拔模具的应用工况，采用有限元仿真技术精确模拟并分析金属管、线材拉拔过程中管、线材及模具的应力应变、拉拔力、产品尺寸等参数的变化规律，进而对模具的孔型参数进行优化设计，可以实现涂层模具的性能最优化，具有十分重要的现实意义。

第五，HFCVD金刚石薄膜在不同类型内孔表面的制备及产业化应用。

小孔径、超大孔径及复杂形状内孔表面CVD金刚石薄膜的沉积对于沉积工艺提出了非常严格的要求，要实现金刚石薄膜在不同类型内孔表面的制备和产业化应用，需要综合前文所述四个问题的解决途径和研究结果，针对孔型优化的拉拔模具或其他不同类型的内孔产品，采用经过仿真优化的沉积参数，选用具有针对性的、经过摩擦学试验论证的不同类型CVD金刚石薄膜作为其耐磨减摩涂层。此外，不同的内孔沉积条件下还会存在许多特殊问题，比如小孔径沉积对于热丝对中性的严格要求、超大孔径沉积对于热丝-基体间距的要求等，在实现金刚石薄膜在内孔表面产业化应用的过程中，还需要逐一解决这些技术难题，才能保证在不同内孔表面批量化制备金刚石薄膜的稳定性和可靠性，而目前在国内外针对这些特殊工况和特殊问题的研究很少，金刚石薄膜涂层在特殊复杂形状内孔表面的产业化应用更是一个全新的研究课题。