金刚石涂层飞秒激光加工

金刚石涂层飞秒激光加工

金刚石涂层具有高硬度、低摩擦系数、高耐磨性以及很好的化学稳定性等优良性能，由它加工出的试样表面比较光滑，具有较高的表面质量。但是金刚石涂层表面一般来讲比较粗糙，颗粒通常在8μｍ以上，这样便会对其摩擦学性能产生一些不利方面的影响，这样将在一定程度上制约了硬质合金刀具金刚石涂层在超精密加工领域中的应用。因此，获得一个低摩擦系数的金刚石表面涂层是非常有必要的。

由于金刚石是硬度高的材料之一，因此传统的机械抛光法并不能实现金刚石涂层所需要达到的抛光效果，这时激光抛光就起到了作用，激光抛光却相对于传统的机械抛光具有很多的优势，它的主要优点有：能对选定的小区域抛光，也可以在选定区域内大面积抛光。激光抛光的本质是利用激光强大的瞬时功率将金刚石颗粒的棱角烧蚀，进而得到预定的抛光效果。飞秒激光抛光的本质首先是通过雪崩电离或者多光子电离形成自由电子。其雪崩电离是在激光强度低于1012w/cm2的情况下部分游离的电子吸收能量进行碰撞产生自由电子，而在激光强度高于1012w/cm2的情况下原子场内的电子吸收能量直接电离产生自由电子。其次通过产生的自由电子与声子的耦合加热晶格，通过强烈的晶格加热导致相爆炸发生，从而实现金刚石涂层的抛光效果，前述过程均发生在超短时间内。