随着CVD金刚石涂层的制备技术日趋完善,CVD金刚石涂层工具在汽车、航空和航天等领域具有巨大的应用前景,但要实现CVD金刚石涂层工具的工业应用仍有许多问题需要解决,特别是提高CVD金刚石涂层与基体之间结合性能。本文以提高CVD金刚石涂层与硬质合金基体的结合性能为出发点,研究了硬质合金基体的预处理工艺和CVD金刚石涂层的沉积工艺对膜/基结合性能的影响。本文主要开展了如下工作:1.对于硬质合金基体开展了氢气还原预处理和碱洗酸洗两步法预处理的比较研究,碱洗酸洗两步法比较适合硬质合金基体预处理,利用压痕法评价了硬质合金基体上CVD金刚石涂层的膜/基结合性能,研究了刻蚀深度对膜/基结合性能的影响。最佳的预处理工艺参数为碱洗20 min,酸洗10 s。2.建立了金刚石涂层热应力有限元模型,通过有限元模型研究了各工艺参数对于热应力的影响,有限元仿真的结果显示,沉积温度、冷却速度、膜厚和硬质合金基体前角对热应力的影响较大。3.研究了碳源浓度、沉积温度、沉积时间和反应室气压对硬质合金基体沉积CVD金刚石涂层的形貌、质量和膜/基结合性能的影响。膜/基结合性能最佳的工艺参数范围是碳源浓度为1%,沉积温度800℃~850℃,沉积时间6 h~9 h,反应室气压1.3 kPa~2.3 kPa。