Flow control voor diamantcoating

Door zijn unieke slijtvastheid geeft diamant een perfecte coating voor snijgereedschappen (zoals een slijpschijf). Om een diamantlaag aan te brengen kunnen verschillende technieken worden toegepast. Eén daarvan is de HFCVD-techniek, een chemisch opdampproces.

Bij dit proces wordt een mengsel van koolstofhoudend gas gebruikt. Dit gas wordt thermisch geactiveerd door een hete gloeidraad bij een subatmosferische druk. Zowel het gasmengsel als de gasflow moeten zorgvuldig worden geregeld. Om ervoor te zorgen dat de juiste hoeveelheid gas wordt gebruikt en de herhaalbaarheid van het proces gewaarborgd blijft, worden flowregelaars ingezet.


Bekijk de Bronkhorst oplossing

Procesoplossing

Een van de meest veelzijdige methoden om diamantcoating te produceren is de HFCVD-methode, waarbij het gasmengsel wordt verhit door het te geleiden langs dunne W- of Ta-draden (∅100 tot 300 μm) die tot 2400ºC worden verhit. Normaal gesproken zijn twee gassen benodigd: H₂ en CH₄, waarbij het methaan wordt verdund tot 1 à 2 vol% in de waterstof. De totale druk binnenin de reactoren voor HFCVD varieert tussen 20 mbar en 200 mbar, waarbij de totale flow afhangt van de omvang en geometrische vorm van de reactorkamer.

Dit type diamantcoating wordt nanokristallijn diamant (NCD) genoemd, een ander soort coating dan de microkristallijn diamantcoating (MCD). NCD wordt gekenmerkt door een nanometrische kristallietgrootte (van 1 nm tot 50 nm) en een extreem glad oppervlak. De hardheid is nagenoeg hetzelfde als MCD, echter is NCD beter bestand tegen slijtage en wrijving. Bij dit type coating moet in het algemeen een derde (inert) gas worden toegevoegd dat bijdraagt tot de vorming van nanokristallijn diamant. De toevoer van dit gas moet nauwkeurig gebeuren en daarom is een goede flowregeling en monitoring van de gassen belangrijk.