类金刚石碳涂层

化学公式

C

主题

属性类金刚石涂层

生产DLC薄膜的方法

等离子体辅助化学汽相淀积

离子束沉积

闭合场非平衡磁控溅射离子镀过程

沉积轻松的电影

应用程序

挤压模具

应用程序引擎

骨锯

总结

属性类金刚石涂层

无定形(a - c)和氢化非晶碳(a - c: H)电影有高硬度、低摩擦、电气绝缘、化学惰性、光学透明度、生物兼容性,有选择地吸收光子,平滑度和耐磨性。许多年来,这些在经济上和技术上有吸引力的属性对这些涂料几乎无与伦比的兴趣。碳膜具有很高的硬度、高电阻率和介电光学属性,现在被描述为类金刚石碳或DLC,表1。

表1。钻石和DLC材料的性质。亚博网站下载

生产DLC薄膜的方法

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几种方法已经开发生产类金刚石碳薄膜:

•主要离子束沉积的碳离子(IBD)

•溅射沉积的碳有或没有轰炸的强烈的离子通量(物理汽相沉积或周围性血管疾病)

•从射频等离子体沉积,在碳氢化合物气体,在基板负偏压(等离子辅助化学蒸汽沉积或用)。

直到最近,全世界在DLC工作并没有带来预期的利益领域的耐磨性和通用机械性能。最成功的应用程序磁存储介质和光学涂层。原因是:

•只有薄涂层(< 1µm)已经使用

•的二维方面的大部分沉积路线

•很难获得良好的粘附金属基板。

等离子体辅助化学汽相淀积

等离子辅助化学汽相淀积技术利用射频和直流辉光放电在碳氢化合物气体混合物中产生光滑的无定形碳和碳氢化合物的电影,混合sp²和sp³债券。这些展览的硬度值900 - 3000 h_v。CVD过程一般需要沉积温度至少600°C给所需的属性组合,然而,低温沉积是可能的。CVD技术提供了良好的沉积率和均匀涂层,,适合大规模生产。

离子束沉积

数据链路控制沉积的另一个技术是基于离子束沉积。这能够存款高品质涂料的优势在非常低的温度(室温附近)。的缺点是沉积速率很低(1µm /人力资源最大),甚至基质简单几何需要复杂的操作,以确保统一的沉积。

封闭的领域不平衡磁控管推杆离子镀过程

技术已经被开发出来,它可以很容易地应用A - c: H电影(> 4µm)基板的形状。这个过程是基于闭域不平衡磁控溅射离子镀(CFUBMS),图1中,结合等离子辅助化学蒸汽沉积。这样一个发展的商业重要性已经被看到和潜在的应用范围和可能性是巨大的。技术高度创新,它提供了所需的灵活性,以确保优异的附着力任何衬底,形状或任何组件的涂层材料,高生产率的工业过程。

这项新技术结合了等离子体CVD和离子束沉积的好处。沉积在200°C在一个封闭的领域不平衡磁控溅射离子镀系统(te涂料UDP 400或800系列)。系统最初的设计反应沉积金属氮化物、碳化物、氧化物。过程的固有的多功能性使沉积DLC的系统通过结合两种技术,建立PVD和CVD。低压射频等离子体CVD采用高速沉积(> 5µm /小时),同时结合离子援助和物理汽相沉积的不平衡磁控溅射源,给高质量的电影。与梁技术,低压的过程在某种程度上意味着沉积视线,这意味着衬底操作是必要的,以确保统一的沉积。然而,由于基质包围四个长磁控管(> 1米长度如果必要)的基质膜通量影响着从四面八方,通常情况下,只有简单的单轴旋转时沉积是必要的。

沉积轻松的电影

的一个主要问题与DLC低温沉积,就是创造了很高的内部压力的电影。再加上随之而来的晶格失配当DLC应用于广泛的底物,通常会导致附着力差。在高机械应力的应用程序中,电影的附着力是至关重要的。这个问题现在已经解决,确保没有涂层/基体界面附近的应力集中。磁控管来源用于反动地存款之前一系列的多层化合物沉积DLC。层分级接口。这将确保没有突然的变化成分,而压力是逐渐引入到电影。最优多层结构系列:钛、氮化钛、钛碳氮化物,碳化钛,然后DLC。随后也发现硬碳薄膜的力学性能可以提高通过加入一小部分金属掺杂剂(通常~ 5%钛)在最后的碳结构。

由此产生的电影有良好的摩擦磨损特性:

•显微硬度高达4000 h_v

•摩擦系数在空气干燥的运行期间对巩固了WC总是< 0.15

•氮化钛的磨损率20%

•非常低的配合端面磨损。

应用程序

现在被涂布各种对象,从小型项目,大型模具和模具。DLC薄膜的迅速扩大使用开发的混合动力技术包括:

•装饰涂料/低摩擦

•涂层工具的高速加工的铝和铜合金

•在混合水龙头陶瓷洗衣机

•导游在纺织加工机器

•拳/模具

•海豹

•减少水龙头

涂料是闪亮的,黑色的,因此也提供高审美情趣。

挤压模具

基于DLC的涂料现在非常成功地应用于广泛的冷挤压模具。在许多情况下有必要pre-dip MOS的低碳钢铸坯₂在挤压前试图提供润滑。在严重的情况下,模具需要再抛光后每钢坯因为皮卡。DLC包覆模铸坯挤出4000(没有润眼液)和没有磨损的迹象。DLC涂布拳可以看到如图2所示。

应用程序引擎

最大的涂料很可能会发现他们的应用程序增强一般磨损部件的属性。例如,它希望凸轮,凸轮的追随者DLC的涂料配方1摩托车引擎将产生一个增加0.5 - 1必和必拓的力量。8必和必拓会增加产生的电力,而赛车而言是巨大的。

骨锯

医学为骨锯切割的涂层显示使用锯后正常寿命的两倍没有明显的磨损。但更重要的是由于低摩擦加热和切割质量,数量的骨头坏死(杀害骨组织)有效地减少,所以,新骨组织能够‘拿’很容易切割区域。

一个新的和非常重要的领域碳电影似乎表现得非常好,是不锈钢的加工。氮化钛涂层工具提供很少的利益在这一领域的加工。碳基涂料的使用,如TiCN、基于加工黑色金属合金,一直失败由于反应之间的碳涂层和亚铁工件。因此加工不锈钢的困难的工作是进行裸工具在低饲料和速度。当新的碳涂料(DLC 5%钛)测试在相似的条件下,平均有四倍增加钻生活其他涂层和裸钻,如图3所示。涂料测试并没有以任何方式优化的应用程序,那么工具生命最大的10倍,超出现在是可能的。

夏必要

已经证明,应用程序的一个坚持,非常困难,低摩擦磨损DLC基础涂料各种机械零件必然会产生经济效益。在许多应用程序中,可以获得相对温和的涂料成本,应该远远超越了戏剧性的改善性能和生活。

第一作者:D.P.莫纳亨,kc莱恩,P.A.洛根,p . te和D.G.三通。

材料来源:世界,亚博网站下载卷。1。6页347 - 49岁,1993年6月。

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