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。 DLC膜在磨损过程中,接触面存在的摩擦变形在DLC膜表面产生微小的C,从而在摩擦配副的接触面上形成一层转移膜,使接触面成为DLC膜的相互对磨,因而能够减小摩擦力,提高薄膜的抗磨损性,起到固体润滑的作用。类金刚石碳涂层DLC的用途。浦东工具DLC工艺
类金刚石的光学性能及应用,DLC薄膜具有良好的光学透明度,宽的光学带隙,在可见光区通常吸收率高,不透明,但是在红外区和微波频段则具有很高的透过率和较低的吸收率。由于DLC薄膜具有光谱宽透过率高、硬度高、摩擦系数小、化学稳定性好等优点,可以作为多种光学材料如硅、锗、玻璃、硫化锌等的增透/保护膜,起到抗磨损、耐腐蚀、抗潮解和抗氧化的作用。国外已相继将其应用在太阳能硅电池、高功率二氧化碳激光器窗口、潜望镜红外窗口、陆瞄准具红外窗口、飞机前视红外窗口、导弹头罩窗口和宇航探测器等方面。类金刚石在机械性能与应用。DLC薄膜具有很高的硬度和弹性模量,不同的沉积方法制备的DLC薄膜硬度差异很大,尤其是用激光溅射或磁过滤阴极电弧法制备出的DLC薄膜,其硬度高达70-110GPa,与金刚石相当。因制备方法或者沉积的工艺参数以及成分不同,造成sp3/sp2比例以及氢含量不同,也会影响薄膜的力学性能。永康刃具DLC涂层厂DLC薄膜的研究以及讲解。
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。
Ta-C涂层是一种无氢碳元素涂层,其sp3与sp2键的比值较高。与其他DLC涂层相比,ta-C膜层具有更高的硬度和抗温性能,并可降低摩擦系数。该涂层应用在汽车工业的挺杆(气门顶筒),并一直应用至今。Ta-C涂层应用于诸如汽车顶杆零件的目的之一是为了减小摩擦,其带来的效果是改善了发动机效率、更少的燃油消耗和更低的CO2排放。对更佳燃油经济性和更少污染的推动,已将ta-C涂层应用在切削刀具和成形工具上。增大汽车行驶里程数的措施之一是降低汽车自身重量。除了采用超度合金钢,在车身和发动机上采用铝合金已在过去几年以来日益增长。在汽车和航空航天业,塑料(包括碳纤维增强塑料CFRP)的应用也在日益增长。在切削这些材料时,刀具的磨损机理完全不同于切削合金钢。切削这些材料的主要挑战之一在于保持切削刃锋利和减小积屑瘤。因为切削这些材料的刀具刃口半径很小,需要刀具涂层厚度也尽可能小。所有这些挑战可通过刀具涂覆性能优异的ta-C涂层并于切削非铁金属和塑料来应对。 不同工艺下的DCL薄膜形貌不一样。
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膜的刀具适合用来加工铜合金、铝镁合金、陶瓷、碳化钨、铅合金、含碳材料(石墨、塑料及复合材料、橡胶)等。但由于碳原子会溶到铁系材料内,因此不适合用来加工含铁、钴、镍等材料。类金刚石涂层(DLC)钻头较小。浙江纳米DLC
为什么DLC薄膜内应力大?浦东工具DLC工艺
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,从而降低了摩擦因数和磨损率。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。浦东工具DLC工艺