Powłoka podobna do diamentów DLC jest rodzajem dobrze funkcjonującej powłoki opornej na zużycie, ze względu na samoziarniski, odporność na korozję, odporność na ścieranie i wysokie letarg chemiczny w różnych środowiskach, powlekanie DLC, jako rodzaj potencjalnego samoziarniskowego materiału powłokowego, ma szeroki zakres perspektyw do zastosowania perspektyw do zastosowania w pól mikroelektycznych, narzędzi, a także biomena i itp. Metody przygotowania powłoki DLC są głównie fizyczne odkładanie fazy pary (PVD) i osadzanie się fazy pary chemicznej (CVD), a różne metody przygotowania mają odmienny wpływ na współczynnik konfliktu powłoki DLC. Głównymi metodami przygotowania powłoki DLC są fizyczne osadzanie pary (PVD) i chemiczne osadzanie pary (CVD), różne metody przygotowania współczynnika konfliktu powłok DLC są różne, a parametry procesu przygotowania również mają większy wpływ na współczynnik konfliktu powłok DLC.
1. Źródło gazu reakcji
Skład składowy źródła gazu reakcyjnego ma decydujący wpływ na mikrostrukturę powłok DLC, zwłaszcza na wprowadzenie wodoru znacznie zmienia stan wiązania chemicznego powłoki. W procesie osadzania się cienkiego warstwy diamentowej wodór atomowy wykazuje unikalne selektywne efekt trawienia: gdy metan jest pirolizowany, bez udziału nadmiaru atomów wodoru, szybkość wytwarzania fazy grafitowej (wiązanie SP²) i fazy diamentu (wiązanie SP 3) w produkcie dekompozycji jest zasadniczo równe; Jednak po wprowadzeniu wprowadzenia wodoru o super równowagi atomowej, szybkość trawienia atomów wodoru w fazie grafitowej może wynosi do 10-20 czasów fazy diamentowej (dane eksperymentalne), a taki selektywny ten selektywny mechanizm wytrawienia (Raman Raman (RAMan (RAMan. Wyniki spektroskopii), skutecznie stabilizując strukturę amorficznej sieci węglowej. Ponadto regulacja ciśnienia częściowego wodoru w źródle gazu bezpośrednio wpływa na zawartość wodoru w powładzie. Gdy odsetek H₂ jest zwiększony z 5% do 4 0%, stężenie atomów wodoru w warstwie filmowej można zwiększyć z 15AT.% Do 35AT.% (Wyniki analizy XPS), a odpowiadający współczynnik tarcia można zmniejszyć z 0,25 do 0,08 (test na płomienie piłki i dysk. Atomy wodoru na interfejsie przesuwanym.
2. Elementy domieszkowania
Poprzez precyzyjne kontrolowanie stężenia domieszkowania metalicznego (np. Ti, W) lub niemetalicznych (np. Si, N) można zrealizować wielofunkcyjną konstrukcję powłok DLC. Weź domopowanie azotu jako przykład: Gdy zawartość n jest kontrolowana na 5-8 at.% (Osiągnięta poprzez dostosowanie stosunku strumienia N₂\/CH₄), współczynnik tarcia powłoki w wilgotności> 6 0% środowisko może zostać ustabilizowane na 0. wynika z atomów azotu i cząsteczek wody wiązania wodorowego z tworzenia powierzchni folii pasywacyjnej; Ale kiedy zawartość N jest większa niż 15AT.%, długie łańcuchy CC w strukturze sieci węglowej są mocno przerwane (obserwacje TEM pokazują, że grafitowy rozmiar mikrokrystaliczny kurczy się do 2-3 nm), co powoduje, że współczynnik tarcia wzrasta powyżej 0,2. Podobnie, domieszkowanie 1-3 w.% Krzemu może zmniejszyć szybkość zużycia powłoki i krycia stali o 80% (poprzez powstawanie międzyfazowej warstwy przejściowej Si-O-SI), ale nadmierne dopracowanie powoduje, że nagłe wzrost stresu wewnętrznego.
3. Materiał macierzy
Właściwości fizykochemiczne materiału podłoża bezpośrednio wpływają na wydajność usług powłoki DLC. W podłożu poliwęglanu (PC) przy użyciu powłoki DLC osadzonej przez PECVD (grubość 1,2 μm) współczynnik tarcia można zmniejszyć do 0. 15 (w porównaniu z substratem PC w celu zmniejszenia 70%), dzięki grupie funkcjonalne powierzchni PC -OH i filmowi węgla utworzone przez chemiczne wiązanie; i szklany podłoże z powodu niedopasowania współczynnika rozszerzalności cieplnej (szkło ≈8,5 × 10-⁶\/k, DLC ≈3 × 10-⁶\/k. DLC ≈3 × 10-⁶\/k) i brak aktywnych miejsc reakcji, co powoduje niewystarczającą wytrzymałość wiązania powłoki (obciążenie krytyczne z testu na zadanie tylko 5N). Optymalizacja chropowatości powierzchni podłoża jest również krytyczna: Gdy wartość RA podłoża jest polerowana z 0. 8 μm do 0. 0 5 μm, wartość powierzchni RA powlekania DLC jest odpowiednio zmniejszona z 0. Zużycie energii tarcia w warunkach smarowania granicznego (osiągnięte przez zmniejszenie mechanicznego efektu blokującego mikrobumpy powierzchniowej).
4. Energia jonowa
Regulacja energii jonowej (osiągnięta przez zastosowanie napięcia stronniczości {{0}} V) może głęboko zoptymalizować wydajność powłok DLC. Gdy napięcie odchylenia jest zwiększone z 50 V do 300 V, efekt bombardowania jonów prowadzi do wzrostu zawartości wiązania SP SPOW z 40% do 65% (charakteryzującego się spektroskopią utraty energii elektronów), podczas gdy zawartość wodoru spada z 30AT.% Do 18at. Ta ewolucja strukturalna prowadzi do zmniejszenia naprężenia wewnętrznego powłoki z 3,5 GPa do 1,8 GPa (obliczonego przez dyfrakcję rentgenowską), a wzrost wytrzymałości wiązania podłoża folii o 2 lub więcej (obciążenie krytyczne do zarysowania jest zmniejszone z 15 do 15,5 gpa, a obciążenie krytyczne dla zadrapań jest zmniejszone z 15 do 15 gPa, co jest tak samo jak na zadanie. od 15n do 35N). Testy trybologiczne pokazują, że współczynnik tarcia powłoki przygotowanej z odchyleniem 300 V można ustabilizować przy 0. 10-0. został zmniejszony z 180 cm-¹ do 120 cm-¹).
5. Cząstki włókniste
Micron-sized molten droplets (1-5μm in diameter) generated during cathodic arc deposition can seriously degrade the coating performance (causing the surface Ra value to surge from 0.1μm to 0.8μm). By using a 90° bend magnetic filter, >95% of particles >{{0}}. z powierzchnią ra<0.05 nm (atomic surface flatness), with ultra-low friction properties (atomic surface flatness), and with ultra-low friction properties (surface Ra of <0.5 nm), and with ultra-low friction properties (atomic surface flatness). ), and its ultra-low friction characteristics (μ≈0.03-0.05) stem from the complete elimination of mechanical interlocking effects, when the friction behavior is mainly governed by van der Waals forces at the quantum level (verified by molecular dynamics simulations).