由于天然金剛石儲量有限,人造金剛石成為人們工業應用的優先,但仍然存在制備溫度高、成膜面積有限、基材結合性差等缺點。為此,科學家發明了幾乎可以媲美金剛石的材料:類金剛石碳基(英文:Diamond-likeCarbon,縮寫DLC)薄膜。在很多方面DLC有著和金剛石相近的性能,這也正是DLC名字——像金剛石一樣的碳——由來的主要原因。當前,DLC薄膜,由于具有優異的機械性能、良好的化學穩定性、生物相容性、獨特的光學特性,已廣泛應用于精密儀器、汽車電子、醫療器材、**工業等重要領域。然而,DLC薄膜是一種非晶態薄膜碳材料,從成鍵形式來看,其結構中不僅存在著碳元素的3種雜化鍵,sp、sp2、sp3,同時,由于制備技術的影響,結構中還存在少量的氫元素。這幾種成鍵形式和元素的不同組合,構成不同形態的DLC結構,從而表現出不同的性質。類金剛石碳基薄膜材料。真空類金剛石公司
類金剛石的光學性能及應用。DLC薄膜具有良好的光學透明度,寬的光學帶隙,在可見光區通常吸收率高,不透明,但是在紅外區和微波頻段則具有很高的透過率和較低的吸收率。由于DLC薄膜具有光譜寬透過率高、硬度高、摩擦系數小、化學穩定性好等優點,可以作為多種光學材料如硅、鍺、玻璃、硫化鋅等的增透/保護膜,起到抗磨損、耐腐蝕、抗潮解和抗氧化的作用。國外已相繼將其應用在太陽能硅電池、高功率二氧化碳激光器窗口、潛望鏡紅外窗口、陸瞄準具紅外窗口、飛機前視紅外窗口、導彈頭罩窗口和宇航探測器等方面。類金剛石在機械性能與應用。DLC薄膜具有很高的硬度和彈性模量,不同的沉積方法制備的DLC薄膜硬度差異很大,尤其是用激光濺射或磁過濾陰極電弧法制備出的DLC薄膜,其硬度高達70-110GPa,與金剛石相當。因制備方法或者沉積的工藝參數以及成分不同,造成sp3/sp2比例以及氫含量不同,也會影響薄膜的力學性能。真空類金剛石公司離子束濺射法DLC膜的制備。
類金剛石在電學性能及應用。DLC薄膜具有優異的電學性能,一般來說,含氫DLC薄膜電阻率比不含氫的DLC薄膜的高,可能是由于氫穩定了薄膜中sp3相的緣故。由于DLC中的sp2相和薄膜的電阻率有直接的關系,因此沉積工藝和離子束的能量都對DLC薄膜層電阻率有著很大的影響。由于DLC薄膜的良好導熱性能,它可以作為芯片中銅片散熱器的絕緣電阻,能防止通常功率下因熱膨脹系數不匹配而引起的銅片抓痕。此外,DLC在腐蝕介質中表現出極高的化學惰性,可以保護基底免遭外界腐蝕介質的溶蝕。純的DLC薄膜表現出極好的耐蝕性,可以抵御各類酸堿甚至王水的侵蝕。另外,DLC薄膜具有較低的電子親和勢,是一種優異的冷陰極場發射材料,其中一個重要的應用領域就是場發射平面顯示器件。
類金剛石薄膜的制備方法較多,相關的工藝層出不窮,因而對于不同應用場合,有相應的工藝方法,制備出對應性能要求的薄膜。通過改變制備方法的相關參數,調控薄膜中的sp3,sp2雜化鍵的比例及不同的氫含量可獲得不同性能特征的DLC薄膜。如含氫與不含氫的DLC薄膜在不同濕度環境中會呈現不同的摩擦學特性。針對在特殊環境服役的DLC薄膜,如高承載,高速運轉的零部件,也會對DLC薄膜進行適當的摻雜來改變薄膜內部交聯碳基質混合網絡的成鍵方式與薄膜表面的化學狀態,進而提高薄膜的性能,以實現在實際工況中的應用。其中摻雜的金屬主要有Ti、Cr、W、Mo、Al、Ni、Cu、Co、Nb等,非金屬有Si、N、F等,化合物有過渡態金屬氮化物,氧化物及其硫化物等。通過摻雜能一定程度上緩解DLC薄膜的高內應力,熱穩定性差等缺陷,進而改善DLC薄膜的環境敏感性,擴大其應用場合。為增強薄膜與基材之間的結合力,減小薄膜脫落失效的可能性,通常采用過渡層和多層梯度結構設計。如在金屬基材上鍍制薄膜時。類金剛石薄膜的結構特點是什么?
類金剛石(DLC)膜涂層刀具的硬度高、摩擦系數低、耐摩擦和耐腐蝕性能強、抗粘結性能好,并且可以用來制作復雜、異型刀具,是未來刀具的一個重要發展方向.本文介紹了DLC膜的表面顯微結構和Raman光譜并列舉了DLC的制備方法(包括磁控濺射、離子束沉積、脈沖激光沉積、真空陰極電弧沉積、等離子體增強型化學氣相沉積)與分類.從酸蝕法、施加過渡層、表面微噴砂處理和摻雜4個方面分析如何提高膜基結合力,探討了DLC膜的摩擦性能受濕度、溫度和加工條件的影響.例舉了幾個國內外DLC涂層硬質合金刀具的使用范例,指出了目前研究工作的不足之處,提出了下一步研究工作的重點是優化DLC膜的制備工藝、提高膜基結合力和熱穩定性以及加強DLC涂層硬質合金刀具的磨損機理研究.上海英屹涂層技術有限公司引進美國PE-CVD設備技術制備的類金剛石DLC膜層沉積速率快膜厚可達60um膜層硬度高膜層摩擦系數低小于結合力好耐腐蝕性能好優異的耐磨性膜層具有自潤滑性的優點。可以解決PVD涂層鍍不到的工件內孔的問題。公司涂層已經應用于航空機械模具電子醫療汽車發動機部件等領域。負偏壓對DLC薄膜結構和摩擦學性能的影響。真空類金剛石公司
DLC涂層結合強度不高,通過納米調制等手段來提高其結合力。真空類金剛石公司
隨著現代科學技術的不斷進步,普通硬質涂層和超硬涂層有了明顯的發展,部分涂層已經在某些領域實現了應用。主要介紹了氮化物、碳化物、氧化物、硼化物等普通硬質涂層和金剛石、類金剛石(DLC)、cBN、納米多層結構涂層及納米復合涂層等超硬涂層的性能、應用、制備技術及其發展趨勢,并對部分常見涂層面臨的性能改進及其今后可能的發展方向進行了探討。上海英屹涂層技術有限公司引進美國PE-CVD設備技術制備的類金剛石DLC膜層沉積速率快膜厚可達60um膜層硬度高膜層摩擦系數低小于結合力好耐腐蝕性能好優異的耐磨性膜層具有自潤滑性的優點。可以解決PVD涂層鍍不到的工件內孔的問題。公司涂層已經應用于航空機械模具電子醫療汽車發動機部件等領域。真空類金剛石公司