DLC應用:汽車零部件:DLC在發(fā)動機部件成功應用的是摻雜金屬的DLC(a-C:H:Me),Me-DLC的典型應用是渦輪增壓柴油機燃油噴射器部件和軸承。Me-DLC涂層硬度在1200~2000Hv之間變化,與鋼干磨摩擦系數(shù)通常在0.1~0.2之間。Me-DLC涂層的抗沖擊疲勞的能力特別地得到了認可。切削刀具:鉆頭、銑刀DLC膜可以應用于鉆頭和銑刀上,特別是摻雜金屬的DLC膜,它不僅具有高的硬度,還具有低的摩擦系數(shù)、抗有色金屬粘結(jié)。許多具有延展性的金屬或合金,在切削時容易出現(xiàn)沾粘刀具現(xiàn)象。高溫時更與刀具產(chǎn)生反應造成加工困難,工具壽命減短。像這類的刀具如鍍上DLC膜后可解決問題。鍍有DLC膜的刀具...
采用激光Roman光譜儀研究了DLC的結(jié)構(gòu)組成,利用摩擦磨損試驗機測試了不同摩擦副在干摩擦和油潤滑環(huán)境下的摩擦系數(shù)及耐磨壽命,終用光學顯微鏡觀察了汽車活塞銷涂層類金剛石前后的表面形貌。結(jié)果表明:采用此方法在汽車活塞銷上制備的類金剛石涂層光潔度高,摩擦系數(shù)??;摩擦副之間的硬度差對其耐磨壽命具有很大的影響,加入潤滑劑可以抵消這種影響;汽車活塞銷涂層類金剛石在工作一定時間后,表面粗糙度降低,耐磨壽命提高,同時DLC對摩擦副具有拋光潤滑作用,是一種汽車零部件推薦的抗磨減磨涂層材料?;钊N涂層類金剛石實際裝車現(xiàn)場測試表明,壽命比沒有涂層的活塞銷提高。上海英屹涂層技術(shù)有限公司引進美國PE-CVD設備技術(shù)制...
隨著硬質(zhì)合金刀具市場的不斷擴大,刀具涂層技術(shù)不斷進步,類金剛石薄膜制備方法越來越多,包括物相沉積技術(shù)、化學氣相沉積技術(shù)以及新興的液相電沉積技術(shù)等。同時,我們也看到了類金剛石薄膜存在著膜基結(jié)合力差、熱穩(wěn)定性差等缺陷。經(jīng)過對類金剛石涂層不斷地研究,發(fā)現(xiàn)可以通過選擇合適的工藝參數(shù)、改善基體狀態(tài)、添加過渡層來增加膜基結(jié)合力。并且近年來的研究表明在含氫類金剛石涂層制備中加入Si等雜質(zhì)元素、采用液相法制作類金剛石涂層熱穩(wěn)定性極高,可以有效地解決熱穩(wěn)定性差的問題??傊?,硬質(zhì)合金刀具表面類金剛石涂層技術(shù)日趨成熟,隨著研究的不斷深入,未來可以制備出更好的類金剛石薄膜。類金剛石膜是一種無機膜,其結(jié)構(gòu)、物理化學性質(zhì)...
陶瓷因其耐蝕、耐熱、耐磨等優(yōu)點,被多用于熱涂在金屬材料的表面,目前陶瓷涂層的方法主要有:熱噴涂、等離子噴涂等,但工藝成本高,且陶瓷和襯材之間只是機械結(jié)合,結(jié)合層的力學性能差,特別是陶瓷和襯材之間的熱膨脹系數(shù)差異較大,在冷態(tài)時,陶瓷受到襯材的壓縮應力,時常發(fā)生裂紋,而運用原位反應技術(shù)在襯材的表層產(chǎn)生一層陶瓷層,其結(jié)合界面是冶金結(jié)合,原子相互擴散,結(jié)合強度高,工藝成本低,厚度可達數(shù)毫米,可用于要求耐蝕、耐磨、耐熱的輸送管道,如輸送水泥、煤氣、液化氣以及具有固體顆粒的粉體的管道等。類金剛石涂層(DLC)鉆頭較小。嘉定沖壓模DLC如果在普通眼鏡片表面沉積類金剛石膜,能夠有效地阻擋紫外線,從而達到保護視...
DLC膜層運用提高材料的耐磨性應該從提高硬度,減小摩擦系數(shù)兩個方面著手。單純提高材料的硬度并不一定使材料的耐磨性有很大的提高。以商用較多的TiN薄膜為例,硬度在20-30GPa,但其摩擦系數(shù)一般在0.5左右,其磨損率在相同試驗條件下比DLC膜高一個數(shù)量級。TiN薄膜磨損產(chǎn)生的顆粒引起磨粒磨損,加劇磨損的程度。而DLC膜磨損的產(chǎn)物是微小的C,具有固體潤滑的作用,能夠減小摩擦系數(shù),降低比磨損率。 DLC膜不僅具有優(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0.005。摻雜金屬元素可能...
類金剛石薄膜(DLC)是1種非晶薄膜,可分為無氫類金剛石碳膜(a-C)和氫化類金剛石碳膜(a-C:H)(圖2)兩類。無氫類金剛石碳膜有a-C膜(主要由sp3和sp2鍵碳原子相互混雜的三維網(wǎng)絡構(gòu)成),以及四面體非晶碳(tetrahedralcarbon,簡稱ta-C)(主要由超過80%的sp3鍵碳原子為骨架構(gòu)成);氫化類金剛石碳膜(a-C:H)又可分為類聚合物非晶態(tài)碳(polymer-likecarbon,簡稱PLC)、類金剛石碳、類石墨碳3種,其三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中同時還結(jié)合一定數(shù)量的氫.類聚合物非晶態(tài)碳是含氫金剛石薄膜的一種它是非晶體又有類似于聚合物那種通過相同簡單的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵重復連接而成...
為了探究類金剛石(DLC)涂層在輪胎模具上應用的可行性,以35鋼為基體,采用等離子輔助增強化學氣相沉積(PECVD)的方法分別制備出了含氫類金剛石(DLC)涂層和氟化類金剛石(F-DLC)涂層,并對涂層表面形貌、Raman光譜、表面粗糙度、結(jié)合強度、力學性能、摩擦磨損性能進行了研究分析.結(jié)果表明:所制備的含氫DLC涂層和F-DLC涂層表面粗糙度分別為nm和nm,表面光滑,致密性好;涂層接觸角分別為°和°,符合脫模要求;納米硬度分別為GPa和GPa,彈性模量分別為GPa和GPa,擁有較高的結(jié)合強度和力學性能;在140℃下進行摩擦磨損試驗時的摩擦系數(shù)分別為7和1,磨損不明顯,具有良好的抗磨減摩特性...
類金剛石膜的結(jié)構(gòu),綜述了類金剛石膜的傳統(tǒng)制備方法以及其制備方法的基本原理和優(yōu)缺點,同時介紹了幾種近年發(fā)展起來的新興制備方法,與傳統(tǒng)制備方法相比,它更能提高膜的沉積速率和質(zhì)量.總結(jié)了類金剛石膜在機械、電子、光學、醫(yī)學、航空等領域的應用狀況.同時指出,隨著DLC技術(shù)上的成熟,其必將在更多領域發(fā)揮越來越大的作用.上海英屹涂層技術(shù)有限公司引進美國PE-CVD設備技術(shù)制備的類金剛石DLC膜層沉積速率快膜厚可達60um膜層硬度高膜層摩擦系數(shù)低小于結(jié)合力好耐腐蝕性能好優(yōu)異的耐磨性膜層具有自潤滑性的優(yōu)點??梢越鉀QPVD涂層鍍不到的工件內(nèi)孔的問題。公司涂層已經(jīng)應用于航空機械模具電子醫(yī)療汽車發(fā)動機部件等領域。有沒...
世界能源的1/2-1/3消耗于摩擦,機械零件80%失效原因是磨損;因此磨損是材料研究的重要命題;耐磨、減摩材料開發(fā)活躍,成為摩擦學研究的重點。摩擦學包括摩擦、磨損和潤滑三部分。自從上世紀70年代DLC薄膜問世以來,經(jīng)過幾十年的發(fā)展和探索,逐漸形成了現(xiàn)在的物理沉積和化學氣相沉積的DLC(類金剛石涂層)薄膜。早期的涂層以硬度作為主要指標,往往追求高硬度以獲得較好的抗磨性能。但是這些鍍層的摩擦系數(shù)普遍較高,以TiN為例其摩擦系數(shù)在干摩擦狀態(tài)下一般在0.4以上。高硬度的薄膜往往具有較大的脆性,易剝落、開裂。當前涂層面臨的挑戰(zhàn)不僅應具有長的使用壽命而且有很好的自潤滑功能。近年來,在保證鍍層具有高硬度的前...
由于DLC屬亞穩(wěn)態(tài)的材料,熱穩(wěn)定性差是限制DLC膜應用的一個重要因素,在300°C以上退火時即出現(xiàn)了sp3鍵向sp2鍵轉(zhuǎn)變,為此,人們進行了大量的工作試圖提高其熱穩(wěn)定性。有研究發(fā)現(xiàn):Si的加入可以明顯改善DLC膜的熱穩(wěn)定性,含20 at%Si的DLC膜在740°C退火時才出現(xiàn)sp3鍵向sp2鍵轉(zhuǎn)變。同樣,金屬(如Ti、W、Cr)的摻入也可提高DLC膜的熱穩(wěn)定性,我們正在對這方面進行研究。純DLC膜具有優(yōu)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(xù)性所致。 DLC碳膜的自潤滑機制和磨損機理進行了探索...
DLC薄膜制備技術(shù)的研究開始于七十年代。1971年Aisenberg和Chabot成功地利用碳離子束沉積出DLC薄膜以來,離子束沉積法(Ionbeamdeposition)是開始用于制備DLC膜。其后研究者發(fā)現(xiàn)了一系列生成DLC薄膜的辦法。Maissel等在《薄膜工藝手冊》一書中指出,大多數(shù)能夠在氣相中沉積的薄膜材料也能在液相中通過電化學方法合成,反之亦然。給DLC薄膜的制備帶來了新的思路,現(xiàn)在除了常見的化學氣相沉積(CVD)和物相沉積(PVD),也可以通過液相的電化學沉積來制備DLC膜。因此通常在兩個電極之間施加很高的電壓,即利用強電場使溶液中的C-H、C-O和O-H等鍵發(fā)生斷裂生成碳碎片,...
碳是類金剛石膜的主要成分。碳元素有3種同素異形體,即金剛石、石墨和各種無定形碳。碳原子按組成鍵的不同存在3種不同形態(tài),即sp1、sp2和sp3。類金剛石膜(DLC)是一種碳原子之間以共價鍵鍵合的亞穩(wěn)態(tài)的非晶體材料,其共價鍵主要含有sp2和sp32種雜化方式,同時在含氫的類金剛石膜DLC中還存在一些C-H鍵。由于碳源和制備方法的不同,可將類金剛石膜分為含氫和不含氫的兩大類,因此,DLC也被分為非晶體碳膜和非晶體含氫碳膜。簡單介紹一下sp1,sp2,sp3雜化。sp1雜化:處于基態(tài)的碳原子(電子排布式為:1s22s22p2)的一個2s電子激發(fā)至一個空的2p軌道上,使原子進入激發(fā)態(tài)(電子排布式為:1...
多數(shù)實驗研究表明:DLC在大氣環(huán)境下可以表現(xiàn)出低的摩擦系數(shù),如果制備工藝恰當,其摩擦因數(shù)比較低可達,且類金剛石膜具有良好的自潤滑特性,所以人們可較好的將其使用在高真空、高溫等不適于液體潤滑的情況以同時又有清潔要求的環(huán)境中,如航天航空領域。上個世紀70年代末前蘇聯(lián)將DLC技術(shù)應用于宇航儀表中的動壓氣浮軸承,成功研制出高精度且**磨損型陀螺動壓馬達。1990年歐洲空間中心摩擦實驗室在評價了空間使用的各種固體材料之后,明確指出今后太空空間的固體材料涂層應該是以金剛石膜和類金剛石膜為主。通過分析比較,他們認為DLC是適合未來的太空空間潤滑摩擦表面的涂層。研究還發(fā)現(xiàn),類金剛石膜在超高真空中的磨損更為緩和...
采用磁控濺射的方法,利用氬氣和甲烷為氣源,在中國較早汽車股份有限公司自主研發(fā)的發(fā)動機配氣機構(gòu)的挺柱上制備類金剛石(DLC)薄膜.利用摩擦磨損試驗機和發(fā)動機配氣機構(gòu)試驗臺架,研究了DLC涂層挺柱的摩擦學行為及其對發(fā)動機節(jié)能的影響.試驗結(jié)果表明,在邊界潤滑條件下,DLC涂層挺柱的摩擦因數(shù)比原零件降低67%,抗磨損性能大幅度提高;在實際使用工況下,配氣機構(gòu)的摩擦損失降低6%.DLC涂層零件可以降低發(fā)動機摩擦損失,適用于汽車低碳技術(shù)路線.上海英屹涂層技術(shù)有限公司引進美國PE-CVD設備技術(shù)制備的類金剛石DLC膜層沉積速率快膜厚可達60um膜層硬度高膜層摩擦系數(shù)低小于結(jié)合力好耐腐蝕性能好優(yōu)異的耐磨性膜層...
DLC薄膜的制備方法:利用化學氣相沉積制備的DLC薄膜膜層致密,和基體結(jié)合力好。某些特殊薄膜還具有特異的光學、點穴和熱血等各種物理和化學性能,這類膜層表現(xiàn)出許多優(yōu)點,包括膜厚比較均勻,膜層質(zhì)量穩(wěn)定,繞鍍性好且易于實現(xiàn)批量生產(chǎn),因此得到了廣泛應用。從沉積條件看,要實現(xiàn)氣體與基體界面的化學反應,在沉積反應過程中必須有一定的開啟能。按照開啟方式的不同,可以分為熱絲化學氣相沉積(HFCVD)、直接光化學氣相沉積(DPCVD)和等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)等幾種方式。類金剛石涂層DLC納米涂層加工。無錫金屬表面DLC哪個好為提高紡織機高速紡紗工況下鋼絲圈表面的磨損性能,采用直流等離子氣相沉積法...
使用類金剛石薄膜(DiamondLikeCarbon,DLC)作為涂層,采用等離子體離子浸沒注入技術(shù)PlasmaImmersionIonImplantationandDeposition,PIIID)對空間飛輪長壽命軸承溝道表面進行改性.結(jié)果表明,陪試件表面DLC改性后表面粗糙度、軸承內(nèi)外溝道輪廓形狀誤差等特性未發(fā)生明顯改變,改性層表面納米硬度提高2倍左右;陪試件摩擦試驗結(jié)果表明,改性后表面的摩擦學性能得到了明顯改善;DLC涂層的穩(wěn)定摩擦因數(shù)*為基體的1/3~1/4,有利于延長空間飛輪軸承的工作壽命.上海英屹涂層技術(shù)有限公司引進美國PE-CVD設備技術(shù)制備的類金剛石DLC膜層沉積速率快膜厚可達...
為提高紡織機高速紡紗工況下鋼絲圈表面的磨損性能,采用直流等離子氣相沉積法在鋼絲圈表面制備類金剛石涂層(DLC),采用原位掃描探針顯微鏡觀測涂層表面形貌,測量并計算涂層硬度.結(jié)果發(fā)現(xiàn),DLC涂層顆粒粒徑約為100nm,呈島狀聚集分布,硬度約為18GPa.采用球-盤式摩擦試驗機研究DLC涂層在不同載荷(20~100N)和不同轉(zhuǎn)速(100~600r/min)條件下的摩擦特性.結(jié)果表明,在低載高速的條件下,DLC涂層具有良好的耐磨特性,符合鋼絲圈的實際工況.采用傅里葉變換紅外光譜分析涂層的磨損機制,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在摩擦磨損過程中從薄膜中釋放出來的氫和涂層的剪切變形引起了DLC薄膜的石墨化SP3/SP2轉(zhuǎn)變...
DLC膜不僅具有優(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能提高潤滑作用,環(huán)境也對摩擦系數(shù)有一定的影響。但總的來說,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,這些傳統(tǒng)硬質(zhì)薄膜的摩擦系數(shù)都在0.4以上。國此,DLC膜有可能在許多摩擦學領域替代這些傳統(tǒng)硬膜。廣州有色金屬研究院制備的摻金屬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(shù)。DLC涂層技術(shù)是一種功...
薄膜與基體間的界面結(jié)合性能是決定薄膜性能發(fā)揮的關鍵要素.針對類金剛石薄膜(DLC)在硬質(zhì)合金上結(jié)合力差的問題,采用線性陽極離子束復合磁控濺射技術(shù)在硬質(zhì)合金YG8基體上設計制備了單層W過渡層、WC過渡層、雙層W過渡層和三層W過渡層4種不同W過渡層的DLC薄膜,探討了不同過渡層對DLC薄膜力學和摩擦學性能的影響.結(jié)果表明:不同過渡層結(jié)構(gòu)的DLC薄膜結(jié)構(gòu)致密,界面柱狀生長隨著層數(shù)增加及過渡層厚度的降低而打斷,有利于改善薄膜的韌性.當為三層W過渡層時,DLC薄膜的斷裂韌性達到最大值MPa·m1/2;與單層W過渡層相比,薄膜硬度有小幅下降,但薄膜內(nèi)應力降低了55%,且膜/基匹配性更佳,結(jié)合強度高達85N...
采用直流磁控濺射法在硅基底上交替沉積類金剛石碳(DLC)和氮化碳(CNx)薄膜,制備了不同DLC層厚度的CNx/DLC納米多層膜.使用X射線衍射、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、X射線光電子譜、Raman光譜等測試手段表征了薄膜的微觀組織形貌、化學成分和原子價鍵結(jié)構(gòu)等.采用原位納米壓入技術(shù)、涂層附著力劃痕儀、球盤式摩擦磨損試驗機對薄膜的力學和摩擦學性能進行了測試.結(jié)果表明:所制備的CNx/DLC多層膜均為微晶或非晶結(jié)構(gòu),組織致密.隨著DLC層厚度的減小,多層膜內(nèi)sp3雜化鍵的含量先升高后下降,壓應力由135MPa增至538MPa,結(jié)合力先上升后降低,而磨損率則呈相反變化趨勢.多層膜在大氣和真空中的摩擦因...