DLC类金刚石镀膜是一种特殊的涂层,又称为无定形碳涂层。该涂层是在真空环境下通过物理气相沉积PVD而形成。DLC涂层通常由sp2与sp3键的比值和氢含量来分类。当碳元素通过sp3键结合,就会形成金刚石,通过sp2键结合,就会形成石墨。当sp3与sp2键的比值增大时,涂层的硬度通常会增加。
DLC是一种化学气相沉积技术,在真空的环境下借由惰性气体的帮助来让碳原子在被镀件表面堆积,形成一层层的紧密类金刚石结晶,而由于这些碳原子经过处理全部都是双键结构,所以原子和原子之间的键结非常密实。通过这种(附着涂层)技术,我们能让包含氢离子的石墨烯材料按照类似钻石的结构在物体表面形成一层即薄又硬的涂层。除了装饰功能以外,DLC涂层还具有非常良好的可加工、耐腐蚀、高硬度、耐摩擦特性,能显著降低物体表面出现刮伤、划痕的情况。
工业上应用这种涂层起源于汽车部件,如高压柴油喷射系统和动力传动部件。当今,具有特殊优势的各种DLC涂层已在一些领域得到应用。
可在DLC涂层内加入钨(W-C:H)之类的金属(此处C为碳,H为氢),还可以加入其他元素如硅(SiDLC)来改变涂层的摩擦系数或抗温性能。一种已用于切削刀具的复合涂层为高硬度的氮化物涂层加上较软的、具有润滑功能的顶层涂层(如W-C:H)。因为排屑的改善,这种复合涂层在攻丝和钻削应用中显示出优异的效果。
汽车顶杆零件在DLC涂层的应用
DLC涂层应用于诸如汽车顶杆零件的目的之一是为了减小摩擦,其带来的效果是改善了发动机效率、更少的燃油消耗和更低的CO2排放。对更佳燃油经济性和更少污染的推动,已将DLC涂层应用在切削刀具和成形工具上。
增大汽车行驶里程数的措施之一是降低汽车自身重量。除了采用超高强度合金钢,在车身和发动机上采用铝合金已在过去几年以来日益增长。在汽车和航空航天业,塑料的应用也在日益增长。在切削这些材料时,刀具的损机理完全不同于切削合金钢。切削这些材料的主要挑战之一在于保持切削刃锋利和减小积屑瘤。因为切削这些材料的刀具刃口半径很小,需要刀具涂层厚度也尽可能小。所有这些挑战可通过刀具涂覆性能优异的DLC涂层并专用于切削非铁金属和塑料来应对。
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