采用慢走丝线切割将制备的BD-UCD薄膜涂层喷嘴沿轴线切开，首先采用FESEM（Zeiss ULTRA55）表征了喷嘴内孔及锥孔不同位置的表面形貌及截面形貌，四个取样点的位置如图7-1（b）所示，表征得到的四个取样点上金刚石薄膜的表面形貌和截面形貌如图7-4所示。由图7-4可以看出，锥孔上沉积的金刚石薄膜晶粒尺寸和薄膜厚度表现出良好的一致性（取样点A点和B点），晶粒尺寸约为5～6μm，薄膜厚度约为28～30μm。内孔沉积的金刚石薄膜同样具有比较均匀的晶粒尺寸（4～5μm）和薄膜厚度（40～42μm），这主要得益于通过沉积参数优化得到的均匀的基体表面温度场分布状况。此外，该处的薄膜厚度通过沉积时间控制，其优选综合考虑了薄膜厚度对于冲蚀磨损性能的影响、经济性、整体结构尺寸精度等因素。内孔沉积的时间总计为8 h，锥孔沉积的时间总计为12 h，在较短的沉积时间内内孔表面沉积的金刚石薄膜的厚度却要远远超过锥孔上沉积的金刚石薄膜的厚度，这主要是因为在内孔沉积过程中，热丝距离基体表面的距离很近，虽然可通过红铜块等辅助的散热手段控制生长阶段内孔表面的温度仍然保持在800～900℃，但是由于热丝-基体距离的大幅缩短，会有更多在热丝周围分解产生的活性基团运动到基体表面，从而促进基体表面金刚石薄膜的形核和生长反应。在基体温度大致相当的情况下（内孔沉积过程中内孔表面的温度和锥孔沉积过程中锥孔表面的温度基本一致），有更多的活性基团到达基体表面意味着形核密度的增加，因此内孔表面沉积的金刚石薄膜的晶粒尺寸反而会略小于锥孔表面上沉积的金刚石薄膜的晶粒尺寸。此外，从制备的BD-UCD薄膜的截面形貌中还可以看到明显的分层现象，底层比较致密的柱状生长形貌表征的是BDD薄膜层，而表层的比较粗大的柱状生长形貌代表的则是MCD薄膜层，柱状形貌的粗细差异也与硼掺杂对金刚石薄膜晶粒的细化作用有关（BDD薄膜层柱状截面形貌相对较细）。
图7-4 喷嘴内孔及锥孔不同位置的表面形貌及截面形貌
（a）取样点A；（b）取样点B；（c）取样点C；（d）取样点D(www.xing528.com)
BD-UCD薄膜涂层喷嘴内孔及锥孔表面的拉曼光谱图如图7-5所示，锥孔表面沉积的复合金刚石薄膜的拉曼光谱中金刚石sp3相成分对应的特征峰非常明显，除了该峰外不存在其他的特征峰。这说明锥孔表面沉积的BD-UCD薄膜表层具有非常高的纯度和质量，sp3特征峰所处的波数位置为1 334.2 cm－1，相对于无应力天然金刚石薄膜sp3峰的偏移量和据此估算得出的残余应力值分别为1.8 cm－1和－1.02 GPa，残余应力相对于常规金刚石薄膜而言比较小。而喷嘴内孔表面沉积的复合金刚石薄膜的拉曼光谱中金刚石sp3相成分对应的特征峰的半峰宽明显变宽，此外还出现了石墨化G带对应的1 580 cm－1峰，这主要是因为在内孔沉积过程中，热丝与基体之间的距离较近，基体表面的形核密度较高，会有相对较多的石墨及无定形碳成分存在于晶界区域。但是考虑到石墨的敏感度比sp3相高50倍左右，因此石墨化成分所占比重仍然很低，内孔沉积的BD-UCD薄膜也具有比较高的纯度和质量，sp3特征峰所处的波数位置为1 334.4 cm－1，相对于无应力天然金刚石薄膜sp3峰的偏移量和据此估算得出的残余应力值分别为2.0 cm－1和－1.13 GPa，残余应力相对于单层常规金刚石薄膜而言也比较小。总而言之，BD-UCD薄膜沉积工艺很好地改善了薄膜内的残余应力状态，有助于在喷嘴工作表面制备获得低应力、高质量的金刚石薄膜保护涂层。
图7-5 喷嘴内孔及锥孔上BD-UCD薄膜的拉曼光谱
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