類金剛石碳(DLC)涂層的重要成分為碳,是一種兼有高硬度和優異摩擦性能的非晶體硬質薄膜。由于其優異的摩擦性能,在工業上得到廣泛應用。特別在無潤滑劑情況下,摩擦系數也很低(=0.005~0.2)因此被廣泛應用于冷熱水混合旋塞用單手柄等滑動部件。
DLC涂層不僅摩擦系數小,而且抗粘附性好,硬度高,耐性優良,對其在切削刀具中的應用非常廣泛。
1、DLC涂層的機械性能
DLC涂層特別平滑,其表面粗糙度與涂覆前的基體表面粗糙度均為Ra0.01m,最大高度粗糙度為0.27m。為了與加工鋁合金用CVD金剛石涂層比較,對涂層表面進行了SEM觀測。觀測結果表明:CVD金剛石涂層有金剛石結晶形態引進的突起,表面粗糙度Ra為0.53m,Ry為5.74m,而DLC涂層則重非晶質結構表面特別光滑。DLC涂層的克氏硬度為30GPa。
2、DLC涂層的滑動特性
由滑動試驗測定的摩擦系數(為試驗即將結束之前的數值)和試片側粘附鋁合金量(用表面粗糙度儀對滑動痕跡橫截面進行測定)測定結果可以看出,非DIC涂層試片均顯現了銷材質鋁合金的粘附、咬合,摩擦系數達0.8以上,而DLC涂層試片摩擦系數卻只有0.1,其表面也未發覺鋁合金粘附。所以可見DLC涂層對鋁合金的摩擦系數特別小,具有優異的抗粘附性。
3、DLC涂層的潤滑效果
分別假定硬質合金刀具前面摩擦系數=0.8和DLC涂層刀具=0.1時,在上述條件加工0.67ms后的切屑形狀與溫度分布情況表明:前刀面摩擦系數小時,其排屑速度增大,因此,剪切角變大,切屑厚度減小,同時卷曲半徑也隨之縮小。摩擦系數大時,切屑不易發生卷曲。最高切削溫度顯現在=0.8時,該時段刀具與切屑的接觸區溫度達到610度;在=0.1時,則為 470K。摩擦系數小,摩擦熱的產生受到抑制,最高溫度也下降140K,摩擦距離(刀具與切屑接觸長度)也削減。摩擦系數從0.8下降到0.1,切削力大約削減2/3。由此可見,采納前刀面摩擦系數小的刀具,可收到良好的潤滑效果,切削溫度和切削力均大幅度下降。
【責任編輯】小編