DLC类涂层当中z普遍的是通过各种PA-CVD(等离子辅助CVD,通过射频、微波或其他等离子激i活方式)制备的含氢类DLC。含氢类DLC涂层具有相对高的显微硬度(一般在2000~3000HV)和极低的摩擦系数(0.05~0.15,干式)。通过PA-CVD方法制备的含氢DLC涂层表面粗糙度非常低。Z近,它们已经成为汽车引擎零部件,如梃杆、活塞杆和各种柴油喷射系统零部件涂层的工业标准。另一类DLC涂层,ta-C涂层正在越来越引起人们的兴趣。因为此类涂层具有非常高的硬度及其带来的非常好的耐摩擦性能。另外,无氢类ta-C涂层结合某些润滑剂能够明显减少摩擦,例如在尼桑汽车的发动机气阀机构上就有此类技术的应用。此类DLC涂层一般通过石墨靶的电弧蒸发来获得。涂层的特点是非常高的硬度值,一般在4000~7000HV,并且几乎不含氢。所以常把此类涂层叫做无氢类DLC涂层。在ta-C类DLC涂层中,碳原子以类似水晶体4晶点结构(四面体)为主体。由于DLC涂层特有的性能,被普遍应用于模具,纺织零件,医疗器械,刀具,汽车发动机零件,装饰等行业。珠三角低温DLC涂层处理厂
DLC类金刚石涂层是一种在微观结构上含有金刚石成分的涂层。DLC的主要构成元素是碳,由于碳原子之间不同的结合方式,从而产生出不同的物质,比如:石墨是碳以sp2键的形式结合;金刚石是碳以sp3键的形式结合;DLC类金刚石是碳以sp3和sp2健的形式结合;其涂层结构是由碳的sp3和sp2形态混合而成的无定型组织,形成的膜层结构中sp3和sp2各自所占的百分比直接影响涂层性能的好坏,如果sp3所占的比率越高,膜层性能就越接近天然金刚石,如果sp3所占的比率越高,膜层性能就越接近天然金刚石,显微硬度就会越高;sp2所占的比率越高,膜层的自润滑性能就越好,摩擦因数越小,但是显微硬度会降低,其与金属之间的摩擦因数的范围通常是0.05~0.2左右,通过设定生产流程中的工艺参数和选择不同的靶材,可以控制成形膜层的属性来满足不同场合的需求。珠三角低温DLC涂层处理厂DLC涂层具有良好的化学稳定性,耐腐蚀(防酸、碱、盐)性能好,热导率高。
dlc涂层的力学性能。a.硬度及弹性模量。不同的沉积方法制备的DLC膜硬度及弹性模量差异很大,用磁过滤阴极电弧法可以制备出硬度达到甚至超过金刚石的DLC膜[10],广州有色金属研究院用阴极电弧法制备的DLC膜比较高硬度可达50GPa以上,而用离子源结合非平衡磁控溅射法制备的DLC膜硬度达21GPa[11]。膜层内的成分对膜层的硬度有一定的影响,Si、N的掺入可以提高DLC膜的硬度。DLC膜具有较高的弹性模量,虽低于金刚石(110GPa),但明显高于一般金属和陶瓷的弹性模量。b.内应力和结合强度。薄膜的内应力和结合强度是决定薄膜的稳定性和使用寿命,影响薄膜性能的两个重要因素,内应力高和结合强度低的DLC膜容易在应用中产生裂纹、褶皱,甚至脱落,所以制备的DLC膜比较好具有适中的压应力和较高的结合强度。大部分研究表明,直接在基体上沉积的DLC膜的膜/基结合强度一般比较低,广州有色金属研究院通过采用Ti/TiN/TiCN/TiC中间梯度过渡层的方法提高DLC膜与基体的结合强度,在模具钢上沉积DLC膜的结合强度达44N-74N[12],制备的膜导总体厚度可达5um。
常用的无氢DLC涂层制备方法:1、电弧离子镀。电弧离子镀是由Mattox于1964年首先公开了所发明的技术。它是在蒸发镀膜的同时,用来源于等离子体的离子轰击膜层。在上世纪70年代诸多电弧离子镀技术相继实用化,主要用于制备刀具涂层。电弧离子镀技术属于冷场致弧光放电,制备过程如下:工件经清洗入炉后抽真空。当真空度达到6X10-3Pa后,开启烘烤加热电源,对工件进行加热。达到一定温度后,通入氨气,真空度降至(3~5)×10-1Pa。接通工件偏压电源,电压调至100~200V。此时产生辉光放电,从阴极弧源表面发射出碳原子和石墨原子。在工件负偏压的作用下,沉积到工件形成DLC底层,以提高类金刚石涂层的附着力。2、离子辅助沉积。离子辅助沉积技术英文缩写IAD,是一种真空蒸发为基础的辅助沉积方法。是借助少量高能离子及大量高能中子的连续作用,将金属或金属化合物蒸气沉积在工件的一种表面处理过程。真空蒸发镀膜过程中沉积的原子或者分子在基体表面的有限迁移率形成柱状的薄膜结构,所以在沉积的过程中对生长的薄膜利用离子源轰击,将离子的动量传给沉积的原子或分子,使沉积的分子或者原子的迁移率得到提高。DLC涂层可以有效提高产品的品质。
DLC涂层类金钢石膜层是一种具有摩擦系数低、耐磨性高的固体润滑膜层,该膜的润滑是由于碳以石墨的微晶结构存在于膜层中,的改善了摩擦和耐磨性能。常用的硬质涂层在某些特殊领域的切削场合无法得以良好地应用,这些应用包括:铝合金、铜合金、石墨、亚克力、玻璃纤维等。厚度为1~1.5μm2、抗氧化温度为800℃摩擦系数大约为0.06~0.104、表面硬度达2200~3800HV5、膜层颜色为黑色1)具有很高的硬度,优良的耐磨性能。2)摩擦系数低,与基体结合力强,膜层涂覆均匀。3)具有优异的耐蚀性,能耐各种酸、碱等腐蚀;环保无毒。4)对金属、塑料、橡胶等脱模效果较好。该种涂层主要应用在在铝合金切削在DLC涂层的刀片在很大程度上解决了铝材的黏着问题,确保被加工件加工面始终保持较高的品质,刀具寿命也得以大幅提高。简单说说DLC涂层的应用。珠三角低温DLC涂层处理厂
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DLC涂层耐磨性能高。DLC膜不仅具有优异的耐磨性,而且具有很低的摩擦系数,一般低于0.2,是一种优异的表面抗磨损改性膜。DLC的摩擦系数随制备工艺的不同和膜中成分的变化而变化,其摩擦系数可达0.005。掺杂金属元素可能降低其摩擦系数,但加入H能提高润滑作用,环境也对摩擦系数有一定的影响。但总的来说,DLC膜与传统的硬质薄膜(如上述的TiN、TiC、TiAlN等)相比,在摩擦系数方面具有明显优势,这些传统硬质薄膜的摩擦系数都在0.4以上。因此,DLC膜有可能在许多摩擦学领域替代这些传统硬膜。制备的掺金属DLC膜具有良好的抗摩擦磨损性能及低达0.13-0.15的摩擦系数。珠三角低温DLC涂层处理厂
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