DLC涂層是一種非晶薄膜。DLC涂層由于其高硬度、高彈性模量、低摩擦系數(shù)、耐磨性和良好的真空摩擦學(xué)性能,非常適合作為耐磨涂層,引起了摩擦學(xué)界的關(guān)注。不同沉積方法制備的DLC涂層的硬度和彈性模量差異很大。用磁過濾陰極電弧法可以制備硬度達(dá)到或超過金剛石的DLC涂層。陰極電弧法制備的DLC涂層的最高硬度可達(dá)50GPa以上,而離子源結(jié)合非平衡磁控濺射法制備的DLC涂層的硬度可達(dá)21GPa。膜層中的成分對(duì)膜層的硬度有一定的影響。硅和氮的加入可以提高DLC涂層的硬度。DLC涂層具有較高的彈性模量,低于金剛石(110GPa),但明顯高于普通金屬和陶瓷。
DLC涂層不僅具有優(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)異的表面抗磨改性膜。DLC的摩擦系數(shù)隨不同的制備工藝和薄膜成分的變化而變化,摩擦系數(shù)低至0.005。摻雜金屬元素可以降低摩擦系數(shù),但添加氫可以提高潤(rùn)滑效果,而且環(huán)境對(duì)摩擦系數(shù)也有一定的影響。然而,一般來說,DLC涂層在摩擦系數(shù)方面比傳統(tǒng)的硬質(zhì)薄膜(如氮化鈦、碳化鈦、氮化鈦等)有明顯的優(yōu)勢(shì)。),這些傳統(tǒng)硬質(zhì)薄膜的摩擦系數(shù)在0.4以上。因此,DLC涂層有可能在許多摩擦學(xué)領(lǐng)域取代這些傳統(tǒng)的硬質(zhì)薄膜。
DLC涂層的內(nèi)應(yīng)力和結(jié)合強(qiáng)度是決定薄膜穩(wěn)定性和使用壽命以及影響薄膜性能的兩個(gè)重要因素。高內(nèi)應(yīng)力、低結(jié)合強(qiáng)度的DLC涂層在應(yīng)用中容易產(chǎn)生裂紋、皺紋甚至脫落,因此制備的DLC涂層優(yōu)選具有適中的壓應(yīng)力和較高的結(jié)合強(qiáng)度。大多數(shù)研究表明,直接沉積在基底上的DLC涂層的膜/基底結(jié)合強(qiáng)度普遍較低。采用鈦/錫/TiCN/碳化鈦中間梯度過渡層的方法,提高了DLC涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。沉積在模具鋼上的DLC涂層結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到44N-74N,制備的薄膜導(dǎo)體總厚度可達(dá)5um。
DLC涂層具有優(yōu)異的耐蝕性,各種酸、堿甚至王水都難以腐蝕。然而,摻雜其他元素的類金剛石薄膜的耐腐蝕性降低,這是由于摻雜元素首先被腐蝕,從而破壞了薄膜的連續(xù)性。DLC涂層的表面一般是光滑的,對(duì)基體的表面光潔度影響不大,但表面光潔度會(huì)隨著膜厚的增加而降低。不同沉積方法得到的DLC涂層表面光滑度也不同。采用離子源技術(shù)沉積的DLC涂層表面質(zhì)量明顯優(yōu)于電弧離子鍍。DLC涂層具有良好的附著力,特別是對(duì)有色金屬(如銅、鋁、鋅等)的附著力。),以及塑料、橡膠、陶瓷等。
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