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dlc鍍層與pvd鍍層相關內容介紹

1.定義與原理

DLC鍍層：DLC 是英文“Diamond-Like Carbon” 的縮寫，即類金剛石碳。DLC 鍍層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非晶態薄膜。主要采用離子束輔助沉積、等離子體化學氣相沉積等工藝，通過離子束轟擊并注入碳原子形成類金剛石碳膜層。

PVD鍍層：PVD 是物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition）的簡稱，是在真空條件下，采用物理方法，將固體或液體材料源表面氣化成氣態原子、分子或部分電離成離子，并通過低壓氣體或等離子體，在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術。

2.成分與結構

DLC鍍層：主要由非晶態碳及少量氫元素組成，不含晶體結構，具有類金剛石的結構特征。

PVD 鍍層：可由金屬、合金、硬質陶瓷等多種材料制備，大多呈現晶體結構，常見的有 TiN、CrN、TiAlN 等。

3.性能特點

DLC鍍層

硬度高：可達 20-90GPa，部分可超過 50GPa。

摩擦系數低：一般低于 0.1，最低可達 0.005。

耐磨性好：可顯著提高基體的耐磨性能。

耐腐蝕性強：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。

生物相容性好：適用于生物醫學領域。

PVD鍍層

硬度良好：一般在 20-30GPa3。

韌性較好：相比 DLC 涂層，具有更好的韌性。

功能多樣：根據不同的材料，具有耐磨、耐腐蝕、裝飾、導電、絕緣、光導、壓電、磁性、潤滑、超導等特性。

4.制備方法

DLC 鍍層：常見的制備方法有真空蒸發、濺射、等離子體輔助化學氣相沉積、離子注入等。

PVD 鍍層：主要分為真空蒸發鍍膜、真空濺射鍍和真空離子鍍膜三類，其中離子鍍應用較廣。

5.應用領域

DLC鍍層

切削工具：如鉆頭、銑刀，可提高使用壽命和加工質量。

模具行業：光盤模具、粉末冶金成型模具、塑膠成型模具等，能提高模具壽命和產品質量。

機械零部件：齒輪、芯軸、活塞、旋梭等，可提高使用性能及壽命。

刀片：剪刀、刮胡刀等，減小摩擦，改善性能，延長使用壽命。

PVD鍍層

裝飾領域：手表、飾品、電子產品外殼等，提供美觀的外觀和耐磨、耐腐蝕性能。

電子領域：半導體器件、集成電路等，用于絕緣、導電等功能。

光學領域：光學鏡片、反射鏡等，可改善光學性能。

航空航天：發動機部件、航空軸承等，提高部件的耐磨、耐高溫等性能。

6.優缺點對比

DLC鍍層

優點：硬度高、摩擦系數低、耐磨、耐腐蝕、生物相容性好、抗粘結性好且環保14。

缺點：制備工藝復雜，成本較高；熱穩定性差；脆性較大，涂層厚度有限；如果基體未進行硬化處理，受到磕碰時容易凹陷、開裂。

PVD鍍層

優點：工藝過程簡單，對環境無污染，耗材少，成膜均勻致密，與基體的結合力強；可根據需求制備出具有多種功能的涂層；顏色亮麗多樣。

缺點：相比DLC涂層，部分 PVD涂層的硬度和耐磨性稍差；某些金屬PVD涂層的化學穩定性較差，容易在高溫或腐蝕性環境中發生氧化等反應。