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广州类金刚石DLC涂层应用

来源: 发布时间:2022年12月20日

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。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。广州类金刚石DLC涂层应用

涂层刀具是利用气相沉积方法在强度高的硬质合金或高速钢基体表面涂覆几个微米的高硬度、高耐磨性的难熔金属或非金属化合物涂层而获得的。常用的涂层材料包括:金刚石、DLC、TiN、TiC、CrN、TiAIN、Al2O3、TiB2等。汽车发动机中的活塞环安装在活塞侧壁的凹槽内,环外圆面紧贴在气缸内壁。随着活塞在气缸内上下往复运动,环面不断地刮擦气缸内壁,产生较大的摩擦功损耗,工况比较恶劣,影响到发动机整机的能耗和使用寿命;含氢DLC涂层(以下简称DLC)和无氢DLC涂层(以下简称TaC)作为一种新的涂层材料和技术,因为具有更加优异的性能得到业界的重视。与CrN相比,DLC可以有效减少摩擦,进一步降低摩擦功损耗,重要的一点是更加不易拉缸。在以非燃油为燃料的新能源汽车发动机中,DLC涂层的活塞环可以在无润滑油的干态摩擦条件下起到良好的润滑和耐磨减磨的作用,这也是目前解决这类活塞环寿命和节能问题的主要手段。手机外壳、手表、五金卫浴等也普遍使用DLC涂层。广州类金刚石DLC涂层应用DLC涂层的摩擦系数很低,不易与工件材料发生粘结。

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。

浅谈DLC涂层的摩擦性能。DLC膜不但具有优异的耐磨性,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,其摩擦系数比较低可达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。纯DLC膜具有优异的耐蚀性,各类酸、碱甚至王水都很难侵蚀它。

DLC涂层应用广。dlc涂层拥有多种多样的特性,这也为有着功能明确的多功能表面的新产品的开发创造了条件。dlc涂层优良的涂层性能使其得以实现产业化生产并得到普遍的应用,这些发展激发了很多科研院所和公司投资进一步的研究并带动了整个产业向将来迈进了一步。dlc涂层具有独特的高硬度和低摩擦系数,并且具有极强地不与金属材料粘结的性能。因此,这种涂层技术成为汽车行业应用的理想选择。dlc涂层的工业化生产开始于上世纪末和本世纪初,和普通的应用于刀具/模具上的硬质涂层(如TiN,TiAIN,CrN,TiCN等)相比是一种崭新的涂层技术。DLC涂层刀具加工亚克力材料也是较佳选择。广州类金刚石DLC涂层应用

论述影响DLC涂层刀具磨损性能的因素有哪些?广州类金刚石DLC涂层应用

DLC类金刚石涂层是一种功能良好的耐磨涂层,由于在不同环境下的自润滑性、耐腐蚀、耐磨损以及高化学慵懒等优异功能,DLC涂层作为一种具有潜力的固体润滑资料,在微型机电体系、切削工具、机械密封、生物医学等范畴有着普遍的使用前景。DLC涂层的制备办法主要是物理i气相堆积法(PVD)和化学气相堆积法(CVD),不同的制备办法关于DLC涂层的突冲系数影响也有所不同,制备工艺的参数要素关于DLC涂层突冲系数也有较大影响。一、反响气源。反响气源的组成对DLC涂层结构影响很大,特别是对DLC涂层的氢气结构有重要影响。广州类金刚石DLC涂层应用

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