类金刚石也叫非晶金刚石,DIAMOND-LIKE CARBON”英文缩写“DLC”。是一种由碳元素构成、在性质上和钻石类似,同时又具有石墨原子组成结构的物质。下面小编分享关于DLC类金刚石涂层基本原理与性能作用的内容,欢迎阅读!
DLC类金刚石涂层基本原理:
DLC涂层是一种微观结构中含有金刚石的涂层。DLC的主要元素是碳。碳原子的不同组合最终会产生不同的物质:金刚石(diamond)-碳以sp3键的形式组合;石墨(graphite)一碳以sp2键的形式组合。类金刚石(DLC)一碳以sp3和sp2健康的形式组合;其涂层结构是由碳sp3和sp2形式组成的无定形组织(无显性晶格结构)。涂层性能取决于形成的膜层结构中sp3和sp2的百分比。sp3所占比例越高,膜层性能越接近天然金刚石,显微硬度越高;sp2所占比例越高,膜层的自润滑性能越好,摩擦因数越小,但显微硬度会降低(其与金属之间的摩擦因数范围一般为05~O.2)。通过在生产过程中设置工艺参数,选择不同的靶材,可以控制最终形成膜层的属性,以满足不同场合的需要。
DLC类金刚石涂层性能的作用:
1、耐磨性:DLC膜不仅具有优异的耐磨性,而且摩擦系数很低,一般低于0.2。它是一种优良的表面耐磨改性膜。DLC的摩擦系数随制备工艺和膜中成分的变化而变化,摩擦系数可达0.005。混合金属元素可以降低摩擦系数,但添加H可以提高润滑效果,环境也会对摩擦系数产生一定的影响。
2、高硬度:DLC薄膜硬度高,不同沉积方法制备的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的DLC薄膜,硬度高达70-110GPA,相当于金刚石。
3、耐腐蚀纯DLC膜具有优异的耐腐蚀性。各种酸、碱甚至王水都很难侵蚀它。然而,与其他元素混合的DLC膜的耐腐蚀性降低,这是由于混合元素首先被侵蚀,从而破坏了膜的连续性。作为一种机械化学涂料,在使用中很可能会接触到一些酸碱材料,DLC涂料的优良性能可以很好地处理这些材料。
4、摩擦:与传统硬膜(如上述TiN、TiC、TialN等)相比,DLC膜在摩擦系数方面具有明显优势。这些传统硬膜的摩擦系数超过0.4。因此,DLC膜可以在许多摩擦领域取代这些传统硬膜。制备的金属DLC膜具有良好的抗摩擦性和低达0.13-0.15的摩擦系数。
5、抗粘性:DLC膜具有良好的抗粘性,特别是有色金属(如铜、铝、锌等),也具有塑料、橡胶、陶瓷等的抗粘性。DLC膜表面一般光滑,对基材表面光洁度影响不大,但随着膜厚度的增加,表面光洁度会下降。不同沉积方法获得的DLC膜表面光洁度也不同。采用离子源技术沉积的DLC膜表面质量明显优于电弧离子镀。
6、电气性能:DLC膜具有优异的电气性能。一般来说,含氢DLC膜的电阻率高于无氢DLC膜,这可能是由于氢稳定了膜中的SP3相。由于DLC中的SP2相与膜的电阻率直接相关,沉积过程和离子束的能量对DLC膜的电阻率有很大影响。
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