金刚石薄膜材料研发团队
来源:      发布时间:2021/12/16
团队信息
课题组名称:薄膜材料与界面课题组
课题组网址:http://www.imr.cas.cn/yjtd/fmi/
负责人:姜辛 工作单位:中国科学院金属研究所 学科领域:功能材料
课题组院地合作联络人员
姓 名:黄楠 办公电话:024-83970109
手 机:13555847576 E-mail:nhuang@imr.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:李鹏 办公电话:024-23971157
手 机:15140035307 E-mail:pengli@imr.ac.cn
团队介绍

金刚石薄膜材料研发团队,主要针对高端制造业和环保行业对金刚石薄膜材料的需求,研制各种高性能金刚石薄膜/涂层材料和配套装备,并开展相关工程化应用研发。

主要研发方向包括:

多层、梯度和复合金刚石涂层设计与工艺开发

● 批量金刚石涂层刀具开发与具体应用领域使役行为评价

● 规模化生产金刚石涂层刀具产品的成套装备研制

● 高性能金刚石薄膜电极设计与工艺开发

● 基于金刚石薄膜电极的民用消毒杀菌终端产品开发

● 基于金刚石薄膜电极的环保装备开发


典型转移转化项目案例

1.金刚石涂层刀具技术开发与产业化

金刚石涂层刀具拥有高的硬度和耐磨性、高的热导率、低的热膨胀系数、低的摩擦系数和化学稳定性等优异特点,是满足高效率、高耐磨、高精度、长寿命等要求的首选刀具材料,可以有效达到减少刀具磨损,延长刀具寿命,提高切削速度的目的,是实现绿色加工和智能加工的高端刀具。金刚石涂层刀具主要用于航空航天、汽车、医疗装备、3C和5G等高端制造业领域,可实现碳纤维复合材料、金属基复合材料、高硬铝合金、钛合金、氧化锆、石墨和PCB板等难加工材料的减材需求。

团队经过一系列的科技攻关,开发出复合、多层和梯度金刚石涂层结构,并掌握了涂层工艺,形成了成熟的金刚石涂层刀具产品,金刚石涂层硬度大于85Gpa;金刚石含量大于90%;结合强度大于50N;涂层表面粗糙度和厚度可以根据需求进行设计。热丝化学气相沉积系统是批量制造金刚石涂层刀具的关键装备,团队已经开发出实验室型、中试型和连续生产型热丝化学气相沉积系统并配有成熟工艺,完成了金刚石涂层刀具制造装备+工艺的整体化开发任务。

团队已经与厦门金鹭特种合金有限公司和株洲钻石切削刀具股份有限公司进行合作开发,共同推动金刚石涂层刀具制造装备、工艺及其高端产品的快速国产市场化发展,同时提升企业的金刚石涂层理论基础和技术水平。

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金刚石涂层刀具制造装备和产品

2.金刚石薄膜电极技术开发与产业化

金刚石薄膜电极具有高的析氧电位,同时具有抗腐蚀性强和化学性能稳定等特点,在电能驱动下可以高效产生强氧化剂(羟基自由基)矿化有机污染物或产生臭氧对病毒和细菌进行消杀。金刚石薄膜电极是高级氧化技术中最优的阳极材料,可取代贵金属电极、石墨电极和金属氧化物电极,提升环保装备制造业的技术水平。

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金刚石薄膜电极产品和以其为关键材料的废水处理装备

团队经过一系列的科技攻关,已经掌握金刚石薄膜电极制造工艺,并可以批量生产ϕ100mm尺寸电极片,该电极析氧电位大于2.5V,电极厚度3-10μm可调,载流子迁移率可达1021cm-3,COD去除率达到95%以上,且电流效率可以实现95%以上。环保装备是金刚石薄膜电极应用的终端产品,团队可根据实际需求,设计和制造废水处理装备并配套水处理工艺,该装备可以替代传统的高级氧化芬顿技术,具备占地面积小、工艺简单、无二次污染等优势且易于实现智能化,促进环保装备制造业领域的技术创新。

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