類金剛石也叫非晶金剛石,DIAMOND-LIKE CARBON”英文縮寫“DLC”。是一種由碳元素構成、在性質上和鉆石類似,同時又具有石墨原子組成結構的物質。下面小編分享關于DLC類金剛石涂層基本原理與性能作用的內容,歡迎閱讀!
DLC類金剛石涂層基本原理:
DLC涂層是一種微觀結構中含有金剛石的涂層。DLC的主要元素是碳。碳原子的不同組合最終會產生不同的物質:金剛石(diamond)-碳以sp3鍵的形式組合;石墨(graphite)一碳以sp2鍵的形式組合。類金剛石(DLC)一碳以sp3和sp2健康的形式組合;其涂層結構是由碳sp3和sp2形式組成的無定形組織(無顯性晶格結構)。涂層性能取決于形成的膜層結構中sp3和sp2的百分比。sp3所占比例越高,膜層性能越接近天然金剛石,顯微硬度越高;sp2所占比例越高,膜層的自潤滑性能越好,摩擦因數越小,但顯微硬度會降低(其與金屬之間的摩擦因數范圍一般為05~O.2)。通過在生產過程中設置工藝參數,選擇不同的靶材,可以控制最終形成膜層的屬性,以滿足不同場合的需要。
DLC類金剛石涂層性能的作用:
1、耐磨性:DLC膜不僅具有優(yōu)異的耐磨性,而且摩擦系數很低,一般低于0.2。它是一種優(yōu)良的表面耐磨改性膜。DLC的摩擦系數隨制備工藝和膜中成分的變化而變化,摩擦系數可達0.005?;旌辖饘僭乜梢越档湍Σ料禂?,但添加H可以提高潤滑效果,環(huán)境也會對摩擦系數產生一定的影響。
2、高硬度:DLC薄膜硬度高,不同沉積方法制備的DLC薄膜硬度差異很大,尤其是用激光濺射或磁過濾陰極電弧法制備的DLC薄膜,硬度高達70-110GPA,相當于金剛石。
3、耐腐蝕純DLC膜具有優(yōu)異的耐腐蝕性。各種酸、堿甚至王水都很難侵蝕它。然而,與其他元素混合的DLC膜的耐腐蝕性降低,這是由于混合元素首先被侵蝕,從而破壞了膜的連續(xù)性。作為一種機械化學涂料,在使用中很可能會接觸到一些酸堿材料,DLC涂料的優(yōu)良性能可以很好地處理這些材料。
4、摩擦:與傳統(tǒng)硬膜(如上述TiN、TiC、TialN等)相比,DLC膜在摩擦系數方面具有明顯優(yōu)勢。這些傳統(tǒng)硬膜的摩擦系數超過0.4。因此,DLC膜可以在許多摩擦領域取代這些傳統(tǒng)硬膜。制備的金屬DLC膜具有良好的抗摩擦性和低達0.13-0.15的摩擦系數。
5、抗粘性:DLC膜具有良好的抗粘性,特別是有色金屬(如銅、鋁、鋅等),也具有塑料、橡膠、陶瓷等的抗粘性。DLC膜表面一般光滑,對基材表面光潔度影響不大,但隨著膜厚度的增加,表面光潔度會下降。不同沉積方法獲得的DLC膜表面光潔度也不同。采用離子源技術沉積的DLC膜表面質量明顯優(yōu)于電弧離子鍍。
6、電氣性能:DLC膜具有優(yōu)異的電氣性能。一般來說,含氫DLC膜的電阻率高于無氫DLC膜,這可能是由于氫穩(wěn)定了膜中的SP3相。由于DLC中的SP2相與膜的電阻率直接相關,沉積過程和離子束的能量對DLC膜的電阻率有很大影響。
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