低摩擦低溫DLC涂層原理

淺談DLC涂層的摩擦性能。DLC膜不但具有優(yōu)異的耐磨性，而且具有很低的摩擦系數(shù)，一般低于0.2，是一種優(yōu)異的表面抗磨損改性膜。DLC的摩擦系數(shù)隨制備工藝的不同和膜中成分的變化而變化，其摩擦系數(shù)比較低可達(dá)0.005。摻雜金屬元素可能降低其摩擦系數(shù)，但加入H能提高潤(rùn)滑作用，環(huán)境也對(duì)摩擦系數(shù)有一定的影響。但總的來(lái)說(shuō)，DLC膜與傳統(tǒng)的硬質(zhì)薄膜(如上述的TiN、TiC、TiAlN等)相比，在摩擦系數(shù)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，這些傳統(tǒng)硬質(zhì)薄膜的摩擦系數(shù)都在0.4以上。因此，DLC膜有可能在許多摩擦學(xué)領(lǐng)域替代這些傳統(tǒng)硬膜。類金剛石涂層(DLC)是工業(yè)領(lǐng)域常用的刀具涂層之一。低摩擦低溫DLC涂層原理

“DLC”是英文“DIAMOND-LIKECARBON”一詞的縮寫。DLC是一種由碳元素構(gòu)成、在性質(zhì)上和鉆石類似，同時(shí)又具有石墨原子組成結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。類金剛石薄膜（DLC）是一種非晶態(tài)薄膜，基本上可以分為含氫類金剛石(a-C:H)涂層，和無(wú)氫類金剛石涂層。含氫DLC涂層的氫含量在20%--50%之間，SP3成分小于70%。無(wú)氫DLC涂層中常見(jiàn)的是四面體非晶碳（ta-c）膜，ta-c涂層中以sp3鍵為主，一般高于70%。DLC薄膜具有高硬度和高彈性模量，低摩擦因數(shù)，耐磨損以及良好的真空摩擦學(xué)特性，很適合于作為耐磨涂層，從而引起了摩擦學(xué)界的重視。DLC涂層的典型應(yīng)用：1）切削工具：鉆頭、銑刀、硬質(zhì)合金刀片（加工非鐵類金屬）2）金屬材料成型模具：凸模、凹模、精密沖裁、壓印成型零件3）模具成型：模腔和型芯、頂桿及各類鑲件4）引擎部件：閥類、活塞銷、頂桿、活塞5）其它零件：軸類、齒輪、軸承、凸輪等本公司引進(jìn)瑞士專業(yè)DLC涂層設(shè)備PL1068，采用磁控濺射與PECVD相結(jié)合的方式，沉積DLC2(a-C:H）涂層和DLC3（ta-c）涂層。DLC2的硬度在2500HV，摩系數(shù)0.2，DLC3涂層的硬度高達(dá)6000HV，摩擦系數(shù)0.1，優(yōu)異的性能吸引了眾多刀具廠和模具廠的青睞。深圳低摩擦加硬DLC涂層供應(yīng)商DLC涂層和PVD涂層在我們的日常生活中的運(yùn)用非常廣。

硬質(zhì)合金刀具涂層方法近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，為提升刀具性能刀具表面涂層技術(shù)已成為主流，鍍層就像刀具的盔甲一樣，具有強(qiáng)大的防護(hù)、耐酸、耐氧化抗磨耗等特性，能夠提高刀具表面硬度與熱穩(wěn)定係數(shù)，并降低摩擦係數(shù)以提升切削速度，從而提高加工效率也提升刀具壽命。刀具涂層技術(shù)可分為CVD（化學(xué)）與PVD（物理）兩大類：CVDCVD為化學(xué)氣相沉積（chemicalvapordeposition），利用生產(chǎn)純度高與效能佳的固態(tài)材料化學(xué)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)為刀具的表面處理，像是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會(huì)使用此技術(shù)來(lái)成長(zhǎng)薄膜。CVD是將反應(yīng)源以氣體形式通入反應(yīng)腔中，經(jīng)由氧化、還原與基板反應(yīng)進(jìn)行化學(xué)的反應(yīng)，進(jìn)而生成物藉由內(nèi)擴(kuò)散作用而沉積至基板表面上。而反應(yīng)過(guò)程中也有可能會(huì)產(chǎn)生不同的副產(chǎn)品，但大多會(huì)隨著氣流帶走，并不會(huì)留在反應(yīng)腔中。CVD技術(shù)主要用于硬質(zhì)和金車削類的刀具涂層，適合用于中型、重型切削的高速加工，且比較起來(lái)CVD設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝成熟，沉積物種類多，速率高易控制，有高度的滲透性與均勻性，能獲得不同組織的多層涂層且厚薄均勻，重要的是工藝成本低，適合大量生產(chǎn)。

DLC類金剛石涂層是一種在微觀結(jié)構(gòu)上含有金剛石成分的涂層。DLC的主要構(gòu)成元素是碳，由于碳原子之間不同的結(jié)合方式，從而產(chǎn)生出不同的物質(zhì)，比如：石墨是碳以sp2鍵的形式結(jié)合；金剛石是碳以sp3鍵的形式結(jié)合；DLC類金剛石是碳以sp3和sp2健的形式結(jié)合；其涂層結(jié)構(gòu)是由碳的sp3和sp2形態(tài)混合而成的無(wú)定型組織，形成的膜層結(jié)構(gòu)中sp3和sp2各自所占的百分比直接影響涂層性能的好壞，如果sp3所占的比率越高，膜層性能就越接近天然金剛石，如果sp3所占的比率越高，膜層性能就越接近天然金剛石，顯微硬度就會(huì)越高；sp2所占的比率越高，膜層的自潤(rùn)滑性能就越好，摩擦因數(shù)越小，但是顯微硬度會(huì)降低，其與金屬之間的摩擦因數(shù)的范圍通常是0.05～0.2左右，通過(guò)設(shè)定生產(chǎn)流程中的工藝參數(shù)和選擇不同的靶材，可以控制成形膜層的屬性來(lái)滿足不同場(chǎng)合的需求。DLC涂層在汽車工業(yè)有有著較大的應(yīng)用領(lǐng)域。

多弧鍍涂層顏色較為穩(wěn)定，特別是在做 TiN 涂層時(shí)，每一次均容易得到相同穩(wěn)定的金黃色，令磁控濺射法望塵莫及。dlc涂層廠多弧鍍的缺乏之處是，在用傳統(tǒng)的 DC 電源做低溫涂層條件下，當(dāng)涂層厚度到達(dá)0.3μm 時(shí)，堆積率與反射率接近，成膜變得十分艱難。而且，薄膜外表開(kāi)端變朦。多弧鍍另一個(gè)不足之處是，由于金屬是熔后蒸發(fā)，因而堆積顆粒較大，致密度低，耐磨性比磁控濺射法成膜差。可見(jiàn)，dlc涂層廠多弧鍍膜與磁控濺射法鍍膜各有優(yōu)劣，為了盡可能地發(fā)揮它們各自的優(yōu)越性，完成互補(bǔ)，將多弧技術(shù)與磁控技術(shù)合而為一的涂層機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。DLC是新一代硬質(zhì)涂層技術(shù)和應(yīng)用的典型D表以及發(fā)展方向。東莞DLC薄膜DLC涂層應(yīng)用

DLC涂層適用于極端磨損情況和高相對(duì)速度,甚至是在無(wú)潤(rùn)滑運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下使用。低摩擦低溫DLC涂層原理

常用的無(wú)氫DLC涂層制備方法：1、電弧離子鍍。電弧離子鍍是由Mattox于1964年首先公開(kāi)了所發(fā)明的技術(shù)。它是在蒸發(fā)鍍膜的同時(shí)，用來(lái)源于等離子體的離子轟擊膜層。在上世紀(jì)70年代諸多電弧離子鍍技術(shù)相繼實(shí)用化，主要用于制備刀具涂層。電弧離子鍍技術(shù)屬于冷場(chǎng)致弧光放電，制備過(guò)程如下：工件經(jīng)清洗入爐后抽真空。當(dāng)真空度達(dá)到6X10-3Pa后，開(kāi)啟烘烤加熱電源，對(duì)工件進(jìn)行加熱。達(dá)到一定溫度后，通入氨氣，真空度降至（3～5）×10-1Pa。接通工件偏壓電源，電壓調(diào)至100~200V。此時(shí)產(chǎn)生輝光放電，從陰極弧源表面發(fā)射出碳原子和石墨原子。在工件負(fù)偏壓的作用下，沉積到工件形成DLC底層，以提高類金剛石涂層的附著力。2、離子輔助沉積。離子輔助沉積技術(shù)英文縮寫IAD，是一種真空蒸發(fā)為基礎(chǔ)的輔助沉積方法。是借助少量高能離子及大量高能中子的連續(xù)作用，將金屬或金屬化合物蒸氣沉積在工件的一種表面處理過(guò)程。真空蒸發(fā)鍍膜過(guò)程中沉積的原子或者分子在基體表面的有限遷移率形成柱狀的薄膜結(jié)構(gòu)，所以在沉積的過(guò)程中對(duì)生長(zhǎng)的薄膜利用離子源轟擊，將離子的動(dòng)量傳給沉積的原子或分子，使沉積的分子或者原子的遷移率得到提高。低摩擦低溫DLC涂層原理

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