DLC涂層是類金剛石涂層。
類金剛石涂層(DLC)是工業(yè)領(lǐng)域常用的刀具涂層之一,是一種由碳元素構(gòu)成、在性質(zhì)上和鉆石類似,同時又具有石墨原子組成結(jié)構(gòu)的涂層物質(zhì),是一種非晶態(tài)薄膜,具有高硬度和高彈性模量、低摩擦因數(shù)、耐磨損以及良好的真空摩擦特性,因此通常作為耐磨涂層使用。
類金剛石涂層一般分為氫化類金剛石碳膜(a-C:H)和無氫類金剛石碳膜(a-C)兩大類,再往下細分還有許多品種。
一、氫化類金剛石碳膜
1、類聚合物非晶態(tài)碳膜
簡稱PLC,是含氨金剛石薄膜的一種,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(fù)連接而成的化合物。這種類金剛石薄膜因為sp2鍵占據(jù)了主要數(shù)量,比較軟,不具備石墨的特性,使得它的用途受到了限制,在摩擦學(xué)的應(yīng)用上還處在起步階段。
2、類金剛石涂碳膜
常說的DLC涂層,是含有類似金剛石結(jié)構(gòu)的非晶碳膜,DLC涂層的基本成分是碳,由于其碳的來源和制備方法的差異,DLC涂層可分為含氫和不含氫兩大類。DLC涂層是一種亞穩(wěn)態(tài)長程無序的非晶材料,碳原子間的鍵合方式是共價鍵,主要包含sp2和sp3兩種雜化鍵,在含氫DLC涂層中還存在一定數(shù)量的C-H鍵。
3、類石墨碳膜
該類金剛石碳膜具有類似于石墨的特性,sp2含量較高,在百分之七十左右。類石墨碳膜因同時具有高硬度和低摩擦系數(shù)而引起廣泛關(guān)注,然而,它與工業(yè)中常用的鐵基材料存在“觸媒效應(yīng)”,即鍍的刀具在加工黑色金屬的過程中高硬度砂鍵會轉(zhuǎn)化成軟的護鍵,使耐磨性急劇下降,因此限制了它的應(yīng)用范圍。
二、無氫類金剛石碳膜
1、a-C膜
主要由sp3和sp2鍵碳原子相互混雜的三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。
2、四面體非晶碳膜
主要由超過80%的sp3鍵碳原子為骨架構(gòu)成。
DLC涂層的特性:
由于含有金剛石成分,DLC具有很多優(yōu)良的特性:高硬度-60GPa或Hv4800以上;低摩擦系數(shù)0.02;極好的膜層致密性;良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及良好的光學(xué)性能等。應(yīng)用于模具上的DLC涂層所表現(xiàn)出的特殊性能遠超過其它硬質(zhì)涂層。涂以DLC的沖壓模具主要應(yīng)用包括:石墨切削,各種有色金屬(如鋁合金,銅合金等)切削,非金屬硬質(zhì)材料(如亞克力,玻璃纖維,PCB材料)切削等。
DLC涂層的工業(yè)化生產(chǎn)開始于上世紀末和本世紀初,和普通的應(yīng)用于模具上的硬質(zhì)涂層(如TiN,TiAlN,CrN,TiCN等)相比是一種嶄新的涂層技術(shù)。DLC是新一代硬質(zhì)涂層技術(shù)和應(yīng)用的典型代表以及發(fā)展方向。
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