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    DLC涂層加工?的顯微結構
    發布時間:2019-02-28 瀏覽:

    涂層包含有很多不同的涂層組分和生產工藝

    DLC涂層加工的顯微結構,實際上,DLC涂層是指一個涂層種類,其包含有很多不同的涂層組分和生產工藝。

    熱敏性鋼涂層

    DLC涂層加工的眾多種類中,有一種較為常見的Me-DLC涂層,長久以來在產業領域有著廣泛的應用。

    Me-DLC涂層具有很低的內應力,因此,該種涂層具有很好的涂層結協力。Me-DLC涂層中可以加進多種元素,如Ti、Nb、Ta和B等,但目前最常用的方法是加進鎢元素(W),形成W-DLC(也可以是W-C:H或者a-C:H:W)。由于與其他元素相比,W-DLC涂層具有相對較低的摩擦系數(通常在0.1~0.2,干式),從而具有很好地耐磨損性能,以及良好的耐轉動接觸疲憊性能。

    含氫DLC涂層

    DLC類涂層當中最普遍的是通過各種PA-CVD(等離子輔助CVD,通過射頻、微波或其他等離子激活方式)制備的含氫類DLC。含氫類DLC涂層具有相對高的顯微硬度(一般在2000~3000HV)和極低的摩擦系數(0.05~0.15,干式)。通過PA-CVD方法制備的含氫DLC涂層表面粗糙度非常低。最近,它們已經成為汽車引擎零部件,如梃桿、活塞桿和各種柴油噴射系統零部件涂層的產業標準。

    無氫類DLC涂層

    最近,另一類DLC涂層,ta-C涂層正在越來越引起人們的愛好。由于此類涂層具有非常高的硬度及非常好的耐摩擦性能。另外,無氫類ta-C涂層結合某些潤滑劑能夠明顯減少摩擦,例如在尼桑汽車的發動機氣閥機構上就有此類技術的應用。此類DLC涂層一般通過石墨靶的電弧蒸發來獲得。涂層的特點是具有非常高的硬度值,一般在4000~7000HV,并且幾乎不含氫。所以常把此類涂層叫做無氫類DLC涂層。在ta-C類DLC涂層中,碳原子以類似水晶體4晶點結構(四面體)為主體。

    ta-C涂層的制備

    在不斷的發展中,ta-C類DLC涂層并將其應用到產業領域。目前,除了采用激光電弧技術以外,還可以采用其他方法制備ta-C類 DLC涂層。

    1.直流電弧工藝蒸發石墨靶源

    目前使用傳統的直流電弧工藝來蒸發石墨靶源制取ta-C類DLC涂層的工藝方法已經在最后的優化階段,預計在不遠的將來將實現產業化應用。此工藝應用的投資本錢很低,但是與激光電弧工藝相比,此工藝的驅弧過程很難實現,并導致由此引起的涂層表面粗糙題目。

    2.磁控濺射石墨靶源

    制備DLC涂層的另一種工藝方法是磁控濺射石墨靶源,由此獲得的涂層。在現實環境下這種涂層在大規模產業生產中已經得到了成功地應用,并且獲得很好的效果。通過此工藝沉積的DLC涂層較硬,通??蛇_2000~4000HV,具有非常低的表面粗糙度,并且可以實現無氫類DLC涂層的沉積。

        由于各種先進涂層設備和技術的應用,復合涂層大量開發出來。在光學窗口上先涂敷增透涂層,然后再在最外層涂DLC涂層,不僅提高了透過率而且實現了涂層耐候、耐磨和耐劃傷的功能,有效保護了功能器件,使得DLC被大量的用在可見光和紅外透光光學器件上。

        DLC涂層具有良好的耐磨、減磨特性,是一種優異的表面抗磨損改性膜。DLC膜在在紅外區具有很高的透過率,在可見光區有一定程度的吸收,它的折射率一般在1.5-2.5,受沉積技術的影響而有所不同,根據工藝條件不同而改變。另外,DLC涂層具有優異的抗腐蝕能力,耐酸、耐堿。正是由于DLC的這些特性,DLC一直被廣泛用在紅外窗口器件上,用于保護涂層。

       由于DLC具有良好的光學透過性和適于低溫沉積的特點,因此DLC可以作為由低熔點塑料材料制成的光學部件的表面抗磨損保護層,比如飛機和汽車的窗玻璃、儀器面板、手機屏幕和眼鏡片等。

       在樹脂眼鏡片表面沉積DLC薄膜作為抗磨加硬層,只要很薄一層(<0.1um)就可以顯著提高鏡片的表面硬度,增加耐磨損性,延長鏡片的使用壽命。DLC可使鏡片的可見光透明度提高,并且有效地吸收阻止紫外線,有益于視力的保護。

    DLC涂層加工的主要作用有以下三點:

    (1)保護作用。鋁合金型材在使用過程中,長期暴露于空氣中,會受到氧、水分、酸物、鹽霧及各種腐蝕性氣體、紫外光線等的侵蝕和破壞。在需要受到保護的工件表面通過一定的涂裝工藝方法形成具有一定厚度的涂層(即保護層),從而起到保護作用。

    (2)裝飾作用。涂料可以配制出多種多樣的顏色,加上涂層平整光亮,甚至可以做出各種立體質感的效果,如錘紋、橘紋、晶紋、絨面等,使產品形成美麗的造型和外觀以及所需要的特種性能,起到美化人類生活環境的作用。

    (3)其他作用。涂層除了具有保護和裝飾作用外,還具有許多特殊的功能,如電絕緣、導靜電、防污、耐熱、耐磨、保溫、反光、防噪聲、減震、防滑、防紫外線等。涂層的這些特殊功能,增強了產品的使用性能,拓寬了產品的適用范圍,使涂層產品在國民經濟領域的應用越來越廣泛。

        DLC泛指不定性碳的晶體結構材質,此類材質里同時存在著如鉆石般(SP3)及石墨般(SP2)碳原子排列方式,雜亂交錯地結合在一起。DLC涂層可達至高硬度(2000-5000 Hv),低摩擦系數(0.01-0.1)抗酸抗堿的化學特征,優良的耐磨性能,與基體結合力強,具有優異的耐蝕性,能耐各種酸、堿等腐蝕,對金屬、塑料、橡膠、陶瓷等均有良好的抗粘結和防咬合性能,表面粗糙度低(可達鏡面級),可在各種鋼鐵、鈦合金、硬質合金等材料上沉積,其中含金屬DLC更有導電特性??勺龅酵繉雍穸龋?.5 ~ 3μm,涂層最高耐熱400℃。

      DLC涂層表面非常光滑,有著耐磨和固體潤滑功能。其應用非常廣泛,在不同工業領域都能找到它的應用例子。

    涂層(coating)是涂料一次施涂所得到的固態連續膜,是為了防護,絕緣,裝飾等目的,涂布于金屬,織物,塑料等基體上的塑料薄層。涂料可以為氣態、液態、固態,通常根據需要噴涂的基質決定涂料的種類和狀態。

        依據所用涂料的種類而有不同的稱呼,如底漆的涂層稱為底漆層,面漆的涂層稱為面漆層。一般涂料所得涂層較薄,約在20~50微米,厚漿型涂料則一次可得厚達1毫米以上的涂層。

        是為了防護,絕緣,裝飾等目的,涂布于金屬,織物,塑料等基體上的塑料薄層。

       DLC具有良好的耐磨、減磨特性,是一種優異的表面抗磨損改性膜。DLC膜在在紅外區具有很高的透過率,在可見光區有一定程度的吸收,它的折射率一般在1.5-2.5,受沉積技術的影響而有所不同,根據工藝條件不同而改變。另外,DLC具有優異的抗腐蝕能力,耐酸、耐堿。正是由于DLC的這些特性,DLC一直被廣泛用在紅外窗口器件上,用于保護涂層。

        DLC涂層的工業化生產開始于上世紀末和本世紀初,和普通的應用于刀具/模具上的硬質涂層(如TiN, TiAlN, CrN, TiCN等)相比是一種嶄新的涂層技術。目前在世界范圍內,能將這一技術很好應用的廠家也屈指可數。DLC是新一代硬質涂層技術和應用的典型代表以及發展方向。

         由于含有金剛石成分,DLC具有很多優良的特性:高硬度-60GPa或Hv6000以上;低摩擦系數-0.06;極好的膜層致密性;良好的化學穩定性以及良好的光學性能等。應用于刀具上的DLC涂層所表現出的特殊性能遠超過其它硬質涂層。涂以DLC的刀具主要應用包括:石墨切削,各種有色金屬(如鋁合金,銅合金等)切削,非金屬硬質材料(如亞克力,玻璃纖維,PCB材料)切削等。

           DLC涂層類金鋼石膜層是一種具有摩擦系數低、耐磨性高的固體潤滑膜層,該膜的潤滑是由于碳以石墨的微晶結構存在于膜層中,大大的改善了摩擦和耐磨性能。常用的硬質涂層在某些特殊領域的切削場合無法得以良好地應用,這些應用包括:鋁合金、銅合金、石墨、亞克力、玻璃纖維等。

    厚度為1~1.5μm 2、抗氧化溫度為800℃ 

    摩擦系數大約為0.06~0.10 4、表面硬度達2200~3800HV 5、膜層顏色為黑色 

    1)具有很高的硬度,優良的耐磨性能。 

    2)摩擦系數低,與基體結合力強,膜層涂覆均勻。 

    3)具有優異的耐蝕性,能耐各種酸、堿等腐蝕;環保無毒。 4)對金屬、塑料、橡膠等脫模效果極佳。

    該種涂層主要應用在在鋁合金切削在DLC涂層的刀片在很大程度上解決了鋁材的黏著問題,確保被加工件加工面始終保持較高的品質,刀具壽命也得以大幅提高。

    DLC不但具有高硬度(Hv3500),還具有極低的摩擦系數(~0.08),使刀具在切削過程中很大程度上降低了由于摩擦產生的熱量,增強了排削性能,從而使刀具平均使用壽命提高3倍,被加工亞克力表面質量遠好于不涂層或其它涂層刀具。


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