20世纪70年代早期,类金刚石(DLC)涂层才见诸报道。工业上应用这种涂层起源于汽车部件,如高压柴油喷射系统和动力传动部件。当今,具有特殊优势的各种DLC涂层已在一些领域得到应用。DLC涂层通常由sp3与sp2键的比值和氢含量来分类。当碳元素通过sp3键结合,就会形成金刚石;通过sp2键结合,就会形成石墨。当sp3与sp2键的比值增大时,涂层的硬度通常会增加。可在DLC涂层内加入钨(W-C∶H)之类的金属(此处C为碳,H为氢);还可以加入其他元素如硅(Si-DLC)来改变涂层的摩擦系数或抗温性能。一种已用于切削刀具的复合涂层为高硬度的氮化物涂层(如TiAlN)加上较软的、具有润滑功能的顶层涂层(如W-C∶H)。因为排屑的改善,这种复合涂层在攻丝和钻削应用中显示出优异的效果。本文将重点讨论一种被称作四面体非晶碳(ta-C)的DLC涂层。类金刚石薄膜的用途归纳。嘉定滚刀类金刚石技术
类金刚石膜DLC具有良好的光学特性,高的光学透过率,光散射吸收少,其折射率可以依沉积条件的不同在。它的光学带隙的范围为。类金刚石膜在光学领域备受关注的主要原因,是因为它在红外和微波频段的光学折射率和透过性都很高。类金刚石膜与常见的ZnS,ZnSe等红外材料相比,它具有机械强度高和耐腐蚀等优点。在Ge片上沉积类金刚石膜,然后用作CO2激光器发射窗口,透射率和表面硬度都有明显提高,从而使激光器的效率提高了。类金刚石膜光学性能非常优越,其在红外范围内透明度高,而且具备耐磨损,高硬度等性能。从而使其能够满足红外光学元件对单层减反射涂层的要求,使其可用作为一种光学仪器的红外增透保护膜。此外,类金刚石膜(DLC)具有宽光学带隙范围,室温下光致发光和电致发光率高,甚至有可能在整个可见光范围发光。这些特点都使它成为高性能的发光材料之一。温州合金铣刀类金刚石厂类金刚石薄膜的性能与应用。
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。
类金刚石薄膜通常又被人们称为DLC薄膜,是英文词汇DiamondLikeCarbon的简称,它是一类性质近似于金刚石,具有高硬度.高电阻率.良好光学性能等,同时又具有自身独特摩擦学特性的非晶碳薄膜。碳元素因碳原子和碳原子之间的不同结合方式,从而使其终产生不同的物质:金刚石(diamond)—碳碳以sp3键的形式结合;石墨(graphite)—碳碳以sp2键的形式结合;而如同绪论里所述类金刚石(DLC)—碳碳则是以sp3和sp2键的形式结合,生成的无定形碳的一种亚稳定形态,它没有严格的定义,可以包括很宽性质范围的非晶碳,因此兼具了金刚石和石墨的优良特性;所以由类金刚石而来的DLC膜同样是一种亚稳态长程无序的非晶材料,碳原子间的键合方式是共价键,主要包含sp2和sp3两种杂化键,而在含氢的DLC膜中还存在一定数量的C-H键。类金刚石涂层的用处。
类金刚石碳膜(diamond-likecarbonfilms,简称DLC膜),是含有类似金刚石结构的非晶碳膜,也是我们在这里真正需要介绍的一种。DLC膜的基本成分是碳,由于其碳的来源和制备方法的差异,DLC膜可分为含氢和不含氢两大类。DLC膜是一种亚稳态长程无序的非晶材料,碳原子间的键合方式是共价键,主要包含sp2和sp3两种杂化键,在含氢DLC膜中还存在一定数量的C-H键。我们从1996年起开始磁过滤真空弧及沉积DLC膜研究,正在完善工业化技术。如等离子体源沉积法、离子束源沉积法、孪生中频磁控溅射法、真空阴极电弧沉积法和脉冲高压放点等。如何提高电镀金刚石线锯的切割效率,延长其使用寿命?台州滚齿刀类金刚石哪个好
盐雾腐蚀对DLC薄膜摩擦学性能的影响。嘉定滚刀类金刚石技术
有数种方法来生产类金刚石碳,但都是基于, sp杂化键比sp杂化键小很多的事实。因此原子尺度上压力、冲击、催化或者是几种方法的组合的应用可以迫使sp杂化碳原子结合在一起形成sp键合。这些作用必须足够强使得这些原子能够偏离sp键合的特性,而不能像弹簧一样变形回来。一般的技术,要有一种足够的压力,要么能够使sp杂化碳原子团簇深入到涂层内,使得没有足够的空间让sp杂化扩张回来,要么这些新的团簇就很快被下一轮新到来的碳所埋。可以把这个过程想象成为下冰雹一样的一种更局部化、更快、更加纳米的热压结合条件来生产天然和合成的金刚石。由于它们单独的的发生在生长薄膜或涂层表面的许多地方,它们倾向于形成类似于鹅卵石街道一样的表面,其中鹅卵石是指sp杂化碳的结核或团簇。根据所使用的特定生产工艺,生产上会有很多碳沉积的周期,一些工艺例如连续的新碳元素到达比例和弹道运输可以促使sp键合形成。其结果就是,ta-C可能有”鹅卵石街道“的结构,或者说结核会融在一起,就像一块海绵或是鹅卵石一样,小到几乎不能看见。图示为一个常规的"中等"形貌的ta-C薄膜。嘉定滚刀类金刚石技术