DLC類金剛石也叫非晶金剛石。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。類金剛石薄膜(DLC)是一種非晶態薄膜,由于具有高硬度和高彈性模量,低摩擦因數,耐磨損以及良好的真空摩擦學特性,已成為高速鋼和硬質合金刀具的理想涂層材料,也可廣泛應用于機械、工模具、刀具、汽車、電子、光學、生物醫學、航空航天等行業。
1、耐磨性
DLC膜不僅具有優異的耐磨性,而且具有很低的摩擦系數,一般低于0.2,是一種優異的表面抗磨損改性膜。DLC的摩擦系數隨制備工藝的不同和膜中成分的變化而變化,其摩擦系數可達0.005。摻雜金屬元素可能降低其摩擦系數,但加入H能提高潤滑作用,環境也對摩擦系數有一定的影響。
2、硬度高
DLC薄膜具有很高的硬度,不同的沉積方法制備的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出的DLC薄膜,其硬度高達70-110GPa,與金剛石相當。
3、耐腐蝕性
純DLC膜具有優異的耐蝕性,各類酸、堿甚至王水都很難侵蝕它。但摻雜有其他元素的DLC膜的耐蝕性有所下降,這是由于摻雜的元素首先被侵蝕,從而破壞了膜的連續性所致。作為機化學涂層,在運用中存有很大的可能觸碰一些酸堿性物料,而dlc涂層的優良性能能夠很好的應對這些物質。
4、摩擦性
DLC膜與傳統的硬質薄膜(如上述的TiN、TiC、TiAlN等)相比,在摩擦系數方面具有明顯優勢,這些傳統硬質薄膜的摩擦系數都在0.4以上。因此,DLC膜有可能在許多摩擦學領域替代這些傳統硬膜。制備的摻金屬DLC膜具有良好的抗摩擦磨損性能及低達0.13-0.15的摩擦系數。
5、抗粘結性
dlc膜具有很好的抗粘結性,特別是對有色金屬(如銅、鋁、鋅等),對塑料、橡膠、陶瓷等也有抗粘結性。DLC膜表面一般較光潔,對基材的表面光潔度沒有太大的影響,但隨著膜厚的增加,表面光潔度會下降。不同的沉積方法所得到的dlc膜表面光潔度也是不同的,采用離子源技術沉積的DLC膜表面質量明顯優于電弧離子鍍。
6、電學性能
DLC薄膜具有優異的電學性能,一般來說,含氫DLC薄膜電阻率比不含氫的DLC薄膜的高,可能是由于氫穩定了薄膜中sp3相的緣故。由于DLC中的sp2相和薄膜的電阻率有直接的關系,因此沉積工藝和離子束的能量都對DLC薄膜層電阻率有著很大的影響。
二、dlc涂層的缺點
1、昂貴的成本
與一些傳統涂層和材料相比,dlc涂層的制備成本較高。制備dlc涂層所需的設備和工藝較為復雜,這可能使其在一些應用中不太經濟實用。
2、需要特殊技術
dlc涂層的制備和應用需要特殊的技術和設備。制備過程需要嚴格控制制備條件,包括溫度、氣氛和沉積速率等,以獲得高質量的涂層。因此,涂層的應用可能需要額外的投資和培訓。
3、對制備條件的敏感性
dlc涂層的性能受到制備條件的影響。不同的制備條件可能導致涂層的結構、硬度和附著力等方面的差異。因此,確保適當的制備條件對于獲得優質的dlc涂層至關重要。
4、脆性和厚度限制
dlc涂層的結構相對脆性,對于大幅度的形變和撞擊可能會發生剝落。此外,由于涂層的厚度通常較薄,一些應用中可能存在對涂層厚度的限制。
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