涂有金刚石膜的工具（金刚石涂层工具）用于难加工材料，如CFRP。 在制造金刚石涂层工具时，需要进行预处理，使用液体从工具中去除钴，以获得均匀的金刚石薄膜表面。 然而，人们担心液体预处理（湿法处理）产生的液体废物对环境的影响，因此需要开发一种不使用液体的工艺（干法处理）。

丰桥工业大学电气电子信息工学系硕士研究生Yoshinori Saiki、助理教授Takahiro Bando、讲师Toru Harigai、教授 Hirofumi Takikawa 等人组成的研究小组揭示了钴形成金刚石膜的机理表面不均匀，目的是开发不需要湿处理的预处理。

特别是，该团队发现碳丝会导致光滑、低摩擦的纳米晶金刚石薄膜形成不均匀，而抑制碳丝是关键。 这项研究是与 OSG Corporation（东三川地区的***公司）和长冈工业大学合作进行的，使其成为丰桥工业大学的一个独特研究项目。

涂有金刚石薄膜的工具（金刚石涂层工具）用于难加工材料。 难加工材料的典型例子是碳纤维增强聚合物复合材料（CFRP），它作为轻质硬质材料用于减轻飞机和汽车车身的重量。

作为沉积金刚石薄膜的工具的基材，通常使用具有钴粘合剂的硬质碳化钨。 热灯丝化学气相沉积 (HF-CVD) 用作薄膜沉积技术。 当金刚石薄膜通过 HF-CVD 沉积在硬质合金碳化钨上时，众所周知，由于钴晶粒导致金刚石薄膜变得不均匀，因此金刚石涂层工具的质量会下降。 因此，需要进行预处理，用液体去除硬质合金碳化钨上的钴。

然而，人们担心液体处理（湿法处理）产生的液体废物对环境的影响，因此需要开发一种不使用液体的工艺（干法处理）。 在这项研究中，我们初步揭示了钴使金刚石薄膜表面不均匀的机制，目的是开发一种不需要湿法处理的预处理。

沉积在工具上的金刚石薄膜有两种类型：微晶金刚石和纳米晶金刚石。先前的研究提出了一种仅适用于微晶金刚石的非均匀形成机制。 然而，没有关于纳米晶金刚石的发现，它被认为是光滑的，摩擦力小，更适合做工具。

在这项研究中，我们通过时间分辨观察微晶金刚石和纳米晶金刚石的沉积过程，揭示了纳米晶金刚石和微晶金刚石的非均匀形成机制。 特别是，在纳米晶金刚石中，碳丝会提升碳化钨基底上的颗粒，使基底不均匀，从而导致不均匀的形成。

在这项研究中，我们表明在沉积的初始阶段抑制碳丝的生长对于抑制干法加工中纳米晶金刚石薄膜的不均匀形成非常重要。 未来，我们计划开发一种在高温环境下使用 HF-CVD 的沉积技术，可以抑制碳丝的生长。 此外，在建立了纳米晶金刚石膜的均匀形成工艺后，我们计划将该工艺应用于实际工具并研究其加工性能。

研究结果发表在《钻石及相关材料》杂志上。

此外，洛阳誉芯金刚石生产供应的CVD多晶金刚石也非常适合加工碳纤维等非金属复合材料。