DLC应用:汽车零部件:DLC在发动机部件成功应用的是掺杂金属的DLC(a-C:H:Me),Me-DLC的典型应用是涡轮增压柴油机燃油喷射器部件和轴承。Me-DLC涂层硬度在1200~2000Hv之间变化,与钢干磨摩擦系数通常在0.1~0.2之间。Me-DLC涂层的抗冲击疲劳的能力特别地得到了认可。切削刀具:钻头、铣刀DLC膜可以应用于钻头和铣刀上,特别是掺杂金属的DLC膜,它不仅具有高的硬度,还具有低的摩擦系数、抗有色金属粘结。许多具有延展性的金属或合金,在切削时容易出现沾粘刀具现象。高温时更与刀具产生反应造成加工困难,工具寿命减短。像这类的刀具如镀上DLC膜后可解决问题。镀有DLC膜的刀具...
采用激光Roman光谱仪研究了DLC的结构组成,利用摩擦磨损试验机测试了不同摩擦副在干摩擦和油润滑环境下的摩擦系数及耐磨寿命,终用光学显微镜观察了汽车活塞销涂层类金刚石前后的表面形貌。结果表明:采用此方法在汽车活塞销上制备的类金刚石涂层光洁度高,摩擦系数小;摩擦副之间的硬度差对其耐磨寿命具有很大的影响,加入润滑剂可以抵消这种影响;汽车活塞销涂层类金刚石在工作一定时间后,表面粗糙度降低,耐磨寿命提高,同时DLC对摩擦副具有抛光润滑作用,是一种汽车零部件推荐的抗磨减磨涂层材料。活塞销涂层类金刚石实际装车现场测试表明,寿命比没有涂层的活塞销提高。上海英屹涂层技术有限公司引进美国PE-CVD设备技术制...
随着硬质合金刀具市场的不断扩大,刀具涂层技术不断进步,类金刚石薄膜制备方法越来越多,包括物相沉积技术、化学气相沉积技术以及新兴的液相电沉积技术等。同时,我们也看到了类金刚石薄膜存在着膜基结合力差、热稳定性差等缺陷。经过对类金刚石涂层不断地研究,发现可以通过选择合适的工艺参数、改善基体状态、添加过渡层来增加膜基结合力。并且近年来的研究表明在含氢类金刚石涂层制备中加入Si等杂质元素、采用液相法制作类金刚石涂层热稳定性极高,可以有效地解决热稳定性差的问题。总之,硬质合金刀具表面类金刚石涂层技术日趋成熟,随着研究的不断深入,未来可以制备出更好的类金刚石薄膜。类金刚石膜是一种无机膜,其结构、物理化学性质...
陶瓷因其耐蚀、耐热、耐磨等优点,被多用于热涂在金属材料的表面,目前陶瓷涂层的方法主要有:热喷涂、等离子喷涂等,但工艺成本高,且陶瓷和衬材之间只是机械结合,结合层的力学性能差,特别是陶瓷和衬材之间的热膨胀系数差异较大,在冷态时,陶瓷受到衬材的压缩应力,时常发生裂纹,而运用原位反应技术在衬材的表层产生一层陶瓷层,其结合界面是冶金结合,原子相互扩散,结合强度高,工艺成本低,厚度可达数毫米,可用于要求耐蚀、耐磨、耐热的输送管道,如输送水泥、煤气、液化气以及具有固体颗粒的粉体的管道等。类金刚石涂层(DLC)钻头较小。嘉定冲压模DLC如果在普通眼镜片表面沉积类金刚石膜,能够有效地阻挡紫外线,从而达到保护视...
DLC膜层运用提高材料的耐磨性应该从提高硬度,减小摩擦系数两个方面着手。单纯提高材料的硬度并不一定使材料的耐磨性有很大的提高。以商用较多的TiN薄膜为例,硬度在20-30GPa,但其摩擦系数一般在0.5左右,其磨损率在相同试验条件下比DLC膜高一个数量级。TiN薄膜磨损产生的颗粒引起磨粒磨损,加剧磨损的程度。而DLC膜磨损的产物是微小的C,具有固体润滑的作用,能够减小摩擦系数,降低比磨损率。 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,其摩擦系数比较低可达0.005。掺杂金属元素可能...
类金刚石薄膜(DLC)是1种非晶薄膜,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)(图2)两类。无氢类金刚石碳膜有a-C膜(主要由sp3和sp2键碳原子相互混杂的三维网络构成),以及四面体非晶碳(tetrahedralcarbon,简称ta-C)(主要由超过80%的sp3键碳原子为骨架构成);氢化类金刚石碳膜(a-C:H)又可分为类聚合物非晶态碳(polymer-likecarbon,简称PLC)、类金刚石碳、类石墨碳3种,其三维网络结构中同时还结合一定数量的氢.类聚合物非晶态碳是含氢金刚石薄膜的一种它是非晶体又有类似于聚合物那种通过相同简单的结构单元通过共价键重复连接而成...
为了探究类金刚石(DLC)涂层在轮胎模具上应用的可行性,以35钢为基体,采用等离子辅助增强化学气相沉积(PECVD)的方法分别制备出了含氢类金刚石(DLC)涂层和氟化类金刚石(F-DLC)涂层,并对涂层表面形貌、Raman光谱、表面粗糙度、结合强度、力学性能、摩擦磨损性能进行了研究分析.结果表明:所制备的含氢DLC涂层和F-DLC涂层表面粗糙度分别为nm和nm,表面光滑,致密性好;涂层接触角分别为°和°,符合脱模要求;纳米硬度分别为GPa和GPa,弹性模量分别为GPa和GPa,拥有较高的结合强度和力学性能;在140℃下进行摩擦磨损试验时的摩擦系数分别为7和1,磨损不明显,具有良好的抗磨减摩特性...
类金刚石膜的结构,综述了类金刚石膜的传统制备方法以及其制备方法的基本原理和优缺点,同时介绍了几种近年发展起来的新兴制备方法,与传统制备方法相比,它更能提高膜的沉积速率和质量.总结了类金刚石膜在机械、电子、光学、医学、航空等领域的应用状况.同时指出,随着DLC技术上的成熟,其必将在更多领域发挥越来越大的作用.上海英屹涂层技术有限公司引进美国PE-CVD设备技术制备的类金刚石DLC膜层沉积速率快膜厚可达60um膜层硬度高膜层摩擦系数低小于结合力好耐腐蚀性能好优异的耐磨性膜层具有自润滑性的优点。可以解决PVD涂层镀不到的工件内孔的问题。公司涂层已经应用于航空机械模具电子医疗汽车发动机部件等领域。有没...
世界能源的1/2-1/3消耗于摩擦,机械零件80%失效原因是磨损;因此磨损是材料研究的重要命题;耐磨、减摩材料开发活跃,成为摩擦学研究的重点。摩擦学包括摩擦、磨损和润滑三部分。自从上世纪70年代DLC薄膜问世以来,经过几十年的发展和探索,逐渐形成了现在的物理沉积和化学气相沉积的DLC(类金刚石涂层)薄膜。早期的涂层以硬度作为主要指标,往往追求高硬度以获得较好的抗磨性能。但是这些镀层的摩擦系数普遍较高,以TiN为例其摩擦系数在干摩擦状态下一般在0.4以上。高硬度的薄膜往往具有较大的脆性,易剥落、开裂。当前涂层面临的挑战不仅应具有长的使用寿命而且有很好的自润滑功能。近年来,在保证镀层具有高硬度的前...
由于DLC属亚稳态的材料,热稳定性差是限制DLC膜应用的一个重要因素,在300°C以上退火时即出现了sp3键向sp2键转变,为此,人们进行了大量的工作试图提高其热稳定性。有研究发现:Si的加入可以明显改善DLC膜的热稳定性,含20 at%Si的DLC膜在740°C退火时才出现sp3键向sp2键转变。同样,金属(如Ti、W、Cr)的掺入也可提高DLC膜的热稳定性,我们正在对这方面进行研究。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。但掺杂有其他元素的DLC膜的耐蚀性有所下降,这是由于掺杂的元素首先被侵蚀,从而破坏了膜的连续性所致。 DLC碳膜的自润滑机制和磨损机理进行了探索...
DLC薄膜制备技术的研究开始于七十年代。1971年Aisenberg和Chabot成功地利用碳离子束沉积出DLC薄膜以来,离子束沉积法(Ionbeamdeposition)是开始用于制备DLC膜。其后研究者发现了一系列生成DLC薄膜的办法。Maissel等在《薄膜工艺手册》一书中指出,大多数能够在气相中沉积的薄膜材料也能在液相中通过电化学方法合成,反之亦然。给DLC薄膜的制备带来了新的思路,现在除了常见的化学气相沉积(CVD)和物相沉积(PVD),也可以通过液相的电化学沉积来制备DLC膜。因此通常在两个电极之间施加很高的电压,即利用强电场使溶液中的C-H、C-O和O-H等键发生断裂生成碳碎片,...
碳是类金刚石膜的主要成分。碳元素有3种同素异形体,即金刚石、石墨和各种无定形碳。碳原子按组成键的不同存在3种不同形态,即sp1、sp2和sp3。类金刚石膜(DLC)是一种碳原子之间以共价键键合的亚稳态的非晶体材料,其共价键主要含有sp2和sp32种杂化方式,同时在含氢的类金刚石膜DLC中还存在一些C-H键。由于碳源和制备方法的不同,可将类金刚石膜分为含氢和不含氢的两大类,因此,DLC也被分为非晶体碳膜和非晶体含氢碳膜。简单介绍一下sp1,sp2,sp3杂化。sp1杂化:处于基态的碳原子(电子排布式为:1s22s22p2)的一个2s电子激发至一个空的2p轨道上,使原子进入激发态(电子排布式为:1...
多数实验研究表明:DLC在大气环境下可以表现出低的摩擦系数,如果制备工艺恰当,其摩擦因数比较低可达,且类金刚石膜具有良好的自润滑特性,所以人们可较好的将其使用在高真空、高温等不适于液体润滑的情况以同时又有清洁要求的环境中,如航天航空领域。上个世纪70年代末前苏联将DLC技术应用于宇航仪表中的动压气浮轴承,成功研制出高精度且**磨损型陀螺动压马达。1990年欧洲空间中心摩擦实验室在评价了空间使用的各种固体材料之后,明确指出今后太空空间的固体材料涂层应该是以金刚石膜和类金刚石膜为主。通过分析比较,他们认为DLC是适合未来的太空空间润滑摩擦表面的涂层。研究还发现,类金刚石膜在超高真空中的磨损更为缓和...
采用磁控溅射的方法,利用氩气和甲烷为气源,在中国较早汽车股份有限公司自主研发的发动机配气机构的挺柱上制备类金刚石(DLC)薄膜.利用摩擦磨损试验机和发动机配气机构试验台架,研究了DLC涂层挺柱的摩擦学行为及其对发动机节能的影响.试验结果表明,在边界润滑条件下,DLC涂层挺柱的摩擦因数比原零件降低67%,抗磨损性能大幅度提高;在实际使用工况下,配气机构的摩擦损失降低6%.DLC涂层零件可以降低发动机摩擦损失,适用于汽车低碳技术路线.上海英屹涂层技术有限公司引进美国PE-CVD设备技术制备的类金刚石DLC膜层沉积速率快膜厚可达60um膜层硬度高膜层摩擦系数低小于结合力好耐腐蚀性能好优异的耐磨性膜层...
DLC薄膜的制备方法:利用化学气相沉积制备的DLC薄膜膜层致密,和基体结合力好。某些特殊薄膜还具有特异的光学、点穴和热血等各种物理和化学性能,这类膜层表现出许多优点,包括膜厚比较均匀,膜层质量稳定,绕镀性好且易于实现批量生产,因此得到了广泛应用。从沉积条件看,要实现气体与基体界面的化学反应,在沉积反应过程中必须有一定的开启能。按照开启方式的不同,可以分为热丝化学气相沉积(HFCVD)、直接光化学气相沉积(DPCVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等几种方式。类金刚石涂层DLC纳米涂层加工。无锡金属表面DLC哪个好为提高纺织机高速纺纱工况下钢丝圈表面的磨损性能,采用直流等离子气相沉积法...
使用类金刚石薄膜(DiamondLikeCarbon,DLC)作为涂层,采用等离子体离子浸没注入技术PlasmaImmersionIonImplantationandDeposition,PIIID)对空间飞轮长寿命轴承沟道表面进行改性.结果表明,陪试件表面DLC改性后表面粗糙度、轴承内外沟道轮廓形状误差等特性未发生明显改变,改性层表面纳米硬度提高2倍左右;陪试件摩擦试验结果表明,改性后表面的摩擦学性能得到了明显改善;DLC涂层的稳定摩擦因数*为基体的1/3~1/4,有利于延长空间飞轮轴承的工作寿命.上海英屹涂层技术有限公司引进美国PE-CVD设备技术制备的类金刚石DLC膜层沉积速率快膜厚可达...
为提高纺织机高速纺纱工况下钢丝圈表面的磨损性能,采用直流等离子气相沉积法在钢丝圈表面制备类金刚石涂层(DLC),采用原位扫描探针显微镜观测涂层表面形貌,测量并计算涂层硬度.结果发现,DLC涂层颗粒粒径约为100nm,呈岛状聚集分布,硬度约为18GPa.采用球-盘式摩擦试验机研究DLC涂层在不同载荷(20~100N)和不同转速(100~600r/min)条件下的摩擦特性.结果表明,在低载高速的条件下,DLC涂层具有良好的耐磨特性,符合钢丝圈的实际工况.采用傅里叶变换红外光谱分析涂层的磨损机制,结果发现,在摩擦磨损过程中从薄膜中释放出来的氢和涂层的剪切变形引起了DLC薄膜的石墨化SP3/SP2转变...
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。国此,DLC膜有可能在许多摩擦学领域替代这些传统硬膜。广州有色金属研究院制备的掺金属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。DLC涂层技术是一种功...
薄膜与基体间的界面结合性能是决定薄膜性能发挥的关键要素.针对类金刚石薄膜(DLC)在硬质合金上结合力差的问题,采用线性阳极离子束复合磁控溅射技术在硬质合金YG8基体上设计制备了单层W过渡层、WC过渡层、双层W过渡层和三层W过渡层4种不同W过渡层的DLC薄膜,探讨了不同过渡层对DLC薄膜力学和摩擦学性能的影响.结果表明:不同过渡层结构的DLC薄膜结构致密,界面柱状生长随着层数增加及过渡层厚度的降低而打断,有利于改善薄膜的韧性.当为三层W过渡层时,DLC薄膜的断裂韧性达到最大值MPa·m1/2;与单层W过渡层相比,薄膜硬度有小幅下降,但薄膜内应力降低了55%,且膜/基匹配性更佳,结合强度高达85N...
采用直流磁控溅射法在硅基底上交替沉积类金刚石碳(DLC)和氮化碳(CNx)薄膜,制备了不同DLC层厚度的CNx/DLC纳米多层膜.使用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、X射线光电子谱、Raman光谱等测试手段表征了薄膜的微观组织形貌、化学成分和原子价键结构等.采用原位纳米压入技术、涂层附着力划痕仪、球盘式摩擦磨损试验机对薄膜的力学和摩擦学性能进行了测试.结果表明:所制备的CNx/DLC多层膜均为微晶或非晶结构,组织致密.随着DLC层厚度的减小,多层膜内sp3杂化键的含量先升高后下降,压应力由135MPa增至538MPa,结合力先上升后降低,而磨损率则呈相反变化趋势.多层膜在大气和真空中的摩擦因...