“DLC”是英文“DIAMOND-LIKECARBON”一词的缩写。DLC是一种由碳元素构成、在性质上和钻石类似,同时又具有石墨原子组成结构的物质。类金刚石薄膜(DLC)是一种非晶态薄膜,基本上可以分为含氢类金刚石(a-C:H)涂层,和无氢类金刚石涂层。含氢DLC涂层的氢含量在20%--50%之间,SP3成分小于70%。无氢DLC涂层中常见的是四面体非晶碳(ta-c)膜,ta-c涂层中以sp3键为主,一般高于70%。DLC薄膜具有高硬度和高弹性模量,低摩擦因数,耐磨损以及良好的真空摩擦学特性,很适合于作为耐磨涂层,从而引起了摩擦学界的重视。DLC涂层的典型应用:1)切削工具:钻头、铣刀、硬质合金刀片(加工非铁类金属)2)金属材料成型模具:凸模、凹模、精密冲裁、压印成型零件3)模具成型:模腔和型芯、顶杆及各类镶件4)引擎部件:阀类、活塞销、顶杆、活塞5)其它零件:轴类、齿轮、轴承、凸轮等本公司引进瑞士专业DLC涂层设备PL1068,采用磁控溅射与PECVD相结合的方式,沉积DLC2(a-C:H)涂层和DLC3(ta-c)涂层。DLC2的硬度在2500HV,摩系数0.2,DLC3涂层的硬度高达6000HV,摩擦系数0.1,优异的性能吸引了众多刀具厂和模具厂的青睐。DLC涂层可以有效提高产品的品质。中山DLCDLC涂层技术
DLC涂层的应用方向有哪些?(4)刀片上的应用现在DLC也在各种刀片如剪刀、刮胡刀等上的应用。DLC膜减小了刀片与皮肤的摩擦,改善了刀片的性能,延长了使用寿命。(5)关键零部件上的应用DLC膜在许多关键零部件也能发挥其优良的性能,如在制成式斯特林制冷机的活塞上的应用利用其低的摩擦系数,降低摩擦力,提高耐磨性,达到无油润滑及使用寿命要求。在缝纫机配件-旋梭上镀DLC膜替代原来的电镀硬铬处理,不但避免了污染环境的问题,而且,明显提高工件表面硬度及耐磨性,使用寿命提高了10倍以上,同时,也因表面膜层摩擦系数降低后,使机器运行过程中产生的噪音变小。(6)其它应用DLC膜在工模具上的应用其它例子非常多,如:粉末冶金成型模具、塑胶成型模具、引线框弯曲模具、玻璃片成型模具、镁合金加工模具、在轴承等。珠海低温加硬DLC涂层加工DLC涂层技术主要服务于汽车零部件、医疗器械、工具模具以及一般机械零部件的市场和加工行业!
DLC涂层具有优良的力学性能。(1)硬度及弹性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,用阴极电弧法制备的DLC膜硬度可达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。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。(2)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,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,制备的膜导总体厚度可达5um。
制备较厚无氢DLC涂层的方法:生产无氢DLC涂层的技术还有待发展,生产超过5微米技术已经比较少见,原因是由于金刚石涂层的硬度高,与基底的结合力问题不好解决,另外沉积过程中金刚石涂层本身的内应力也非常大,所以无氢DLC涂层工艺的难度很高。从生产设备的角度来看,如果需要沉积厚度超过50微米的涂层,涂层本身沉积速率比较低的情况下,需要很长的沉积时间,所以弧源的设计和供气方式都有很高的设计要求。德国研究所设计了一种石墨柱弧的弧源,利用高能量的激光系统,轰击石墨柱弧的表面,在没有离子源辅助沉积的情况下,生产出了厚度超过50微米的纯碳无氢DLC涂层,主要应用在汽车零部件方面,高性能汽车的曲轴、活塞、活塞环、气门顶杆等。该制备方法需要长期在复杂的摩擦条件下可靠工作,需要很高的耐磨和润滑性能,但质量优异,在超过30年的时间里可以免维护。利晟纳米:非铁金属深壁加工用DLC涂层硬质合金铣刀。
在DLC涂层的众多种类中,有一种较为常见的Me-DLC涂层,长久以来在工业领域有很很广的应用。Me-DLC涂层具有有很低的内应力,因此,该种涂层具有很好的涂层结合力。Me-DLC涂层中可以加入多种元素,如如Ti、Nb、Ta和B等,但目前Z常用的方法是加入钨元素(W),形成W-DLC(也可以是W-C:H或者a-C:H:W)。因为与其他元素相比,W-DLC涂层具有相对较低的摩擦系数(通常在0.1~0.2,干式),从而具有很好地耐磨损性能,以及良好的耐滚动接触疲劳性能。豪泽公司生产的此类Endurance涂层典型的沉积温度低于160℃,可以在不软化热敏性钢(如100Cr6)的前提下完成涂层。目前,Endurance涂层一个典型的应用是涂层高规格滚柱轴承。浅谈DLC涂层在汽车发动机上的大应用。江门自润滑表面DLC涂层加工技术
浅析DLC类金刚石涂层结构特性是怎样及其制备方法?中山DLCDLC涂层技术
什么是DLC涂层生长机理?DLC涂层可分为无氢类金刚石碳膜(a-C)和氢化类金刚石碳膜(a-C:H)两大类。这两类DLC涂层的生长机理略有不同。什么是DLC涂层生长机理?1、含氢DLC涂层的生长机理对于含氢的DLC涂层,与CVD金刚石涂层一样,一般认为碳与碳、碳与氢原子进行杂化,形成坚固的四面体结构,氢原子的存在促进形成SP3键,而刻蚀掉已经形成的SP2键;在无序的网络结构中,氢原子能够终止碳原子至外端的悬挂键,阻止碳原子形成SP2键。由于氢原子的存在可以帮助和促进SP3键的形成,因此人们认为氢的存在是DLC涂层中形成SP3键所必需的,而且还建立了SP3与氢含量的关系。研究表明,随着环境中氢原子含量的增加,涂层中SP3键含量增加,而且还发现氢含量为50%附近时硬度至大。含氢类金刚石涂层的生长模型分为三个阶段,即等离子体的反应(气体的分子或原子分解、电离);等离子体与表面作用以及涂层浅表面的作用。2、无氢DLC涂层的生长机理由于氢原子在一定含量范围内可以促进涂层中SP3键的形成,很多研究者利用加氢技术来提高层中SP3的含量,但在随后的应用中发现事实并非如此。中山DLCDLC涂层技术
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