由于天然金刚石储量有限,人造金刚石成为人们工业应用的优先,但仍然存在制备温度高、成膜面积有限、基材结合性差等缺点。为此,科学家发明了几乎可以媲美金刚石的材料:类金刚石碳基(英文:Diamond-likeCarbon,缩写DLC)薄膜。在很多方面DLC有着和金刚石相近的性能,这也正是DLC名字——像金刚石一样的碳——由来的主要原因。当前,DLC薄膜,由于具有优异的机械性能、良好的化学稳定性、生物相容性、独特的光学特性,已广泛应用于精密仪器、汽车电子、医疗器材、**工业等重要领域。然而,DLC薄膜是一种非晶态薄膜碳材料,从成键形式来看,其结构中不仅存在着碳元素的3种杂化键,sp、sp2、sp3,同时,由于制备技术的影响,结构中还存在少量的氢元素。这几种成键形式和元素的不同组合,构成不同形态的DLC结构,从而表现出不同的性质。类金刚石膜的制备及其物理性质。常州合金模具类金刚石哪家便宜
经过对类金刚石涂层制备过程的分析发现,当基体表面薄膜的厚度大于或等于1um时,薄膜会发生脱落,这与膜体-基底之间热膨胀系数不匹配有关。因此,如何改善膜基结合力,提高薄膜稳定性引起业内人士关注。薄膜与基体之间结合力的大小与沉积方法及沉积工艺参数有关,因此选择合适的沉积压力、偏压等参数,有助于提高膜体与基体之间的结合力,并延长类金刚石膜层的使用时间。改善基体状态当基体表面存在缺陷时,会影响膜与基体之间的结合,对此可以利用超声波、金刚石研磨等机械方法来清洗刀具基体,表面污染物及氧化物;另外,采用化学酸蚀方法,能够去除刀具基体表面的钴,并能粗化基体,增加膜基接触面积,提高膜基结合力。添加过渡层膜基之间热膨胀系数不匹配导致结合力差,有研究者认为可以在类金刚石膜和硬质合金刀具之间添加另外一种材料,但是鉴于薄膜厚度不能超过1um,所以可以在刀具基体表面涂抹一层与硬质合金基体热膨胀系数相匹配的涂层如Ti和Si等作为过渡层来改善类金刚石碳膜与基体结合强度,提高膜基结合力。常州合金模具类金刚石哪家便宜类金刚石DLC涂层应用。
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,同时产生的磨损粒子更少,摩擦状态更稳定。故DLC作为固体润滑膜应用到宇航具有比其他材料更为突出的潜力,必将在航天航空领域留下浓墨重彩的一笔。
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。无氢类金刚石薄膜是什么?
类金刚石薄膜的制备方法较多,相关的工艺层出不穷,因而对于不同应用场合,有相应的工艺方法,制备出对应性能要求的薄膜。通过改变制备方法的相关参数,调控薄膜中的sp3,sp2杂化键的比例及不同的氢含量可获得不同性能特征的DLC薄膜。如含氢与不含氢的DLC薄膜在不同湿度环境中会呈现不同的摩擦学特性。针对在特殊环境服役的DLC薄膜,如高承载,高速运转的零部件,也会对DLC薄膜进行适当的掺杂来改变薄膜内部交联碳基质混合网络的成键方式与薄膜表面的化学状态,进而提高薄膜的性能,以实现在实际工况中的应用。其中掺杂的金属主要有Ti、Cr、W、Mo、Al、Ni、Cu、Co、Nb等,非金属有Si、N、F等,化合物有过渡态金属氮化物,氧化物及其硫化物等。通过掺杂能一定程度上缓解DLC薄膜的高内应力,热稳定性差等缺陷,进而改善DLC薄膜的环境敏感性,扩大其应用场合。为增强薄膜与基材之间的结合力,减小薄膜脱落失效的可能性,通常采用过渡层和多层梯度结构设计。如在金属基材上镀制薄膜时。类金刚石薄膜的用处。嘉定拉刀类金刚石
类金刚石薄膜市场前景如何。常州合金模具类金刚石哪家便宜
以等离子体 化学 气相 沉积 技术 在硬质合金 工具 表面 制作 了类钻石 (DLC)涂层 。 研究 了DLC涂层 工具 和无涂层 工具 的硬度 ,研究 了不同 负荷 、不同 转速 下两种 工具 的摩擦 磨损 性能 以及 在水润滑 和油润滑 条件 下DLC涂层 工具 的滑动摩擦 行为 。 结果 ,DLC涂层 工具 的平均 硬度 为2HV ,比无涂层 工具 提高 了膜硬度 高的涂层 摩擦系数 低于 结合力 优异 的耐腐蚀性 高的耐磨性 高的涂层 工具 有自润滑性 的优点 。 可以 解决 PVD涂层 不能 镀层 的工件 内孔 的问题 。公司早已 应用 于航空 机械 模具 电子医疗汽车发动机 构件 等领域 。常州合金模具类金刚石哪家便宜