利晟納米簡述無氫DLC涂層有哪些性能優勢？

2022-09-05 13:59:03中山市利晟納米科技有限公司

DLC涂層就是類金剛石涂層，是一種以sp3和sp2鍵的形式結合生成的亞穩態材料，兼具了金剛石和石墨的優良特性，具有良好的應用性能，如高硬度、高電阻率、高耐磨性能等。類金剛石涂層可分為無氫類金剛石涂層和氫化類金剛石涂層。其中，無氫類金剛石涂層主要有a-C膜和四面體非晶碳薄膜，以sp3鍵碳原子占主導地位構成骨架，硬度較高，具備石墨的特性應用廣。那么，無氫DLC涂層有哪些性能優勢呢？下面，利晟納米小編為大家分享一下相關知識吧。

一、良好的力學性能

1、硬度

不同的沉積方法制備的無氫DLC涂層硬度及彈性模量差異很大，用磁過濾陰極電弧法可以制備出硬度達到甚至超過金剛石的DLC涂層。

采用陰極電弧法制備的無氫DLC涂層至高硬度可達50GPa以上，而用離子源結合非平衡磁控濺射法制備的DLC涂層硬度達21GPa。

涂層內的成分對涂層的硬度有一定的影響，Si、N的摻入可以提高無氫DLC涂層的硬度。

2、彈性模量

無氫DLC涂層具有較高的彈性模量，雖低于金剛石（110GPa），但明顯高于一般金屬和陶瓷的彈性模量。

彈性模量是指單向應力狀態下應力除以該方向的應變，是描述物質彈性的物理量。從宏觀角度來說，彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度，從微觀角度來說，則是原子、離子或分子之間鍵合強度的反映。

3、內應力

涂層的內應力是決定涂層的穩定性和使用壽命，影響涂層性能的重要因素之一。內應力過高的無氫DLC涂層容易在應用過程中產生裂紋，甚至脫落。因此無氫DLC涂層應具有適中的內應力。

所謂內應力，是指當外部荷載去掉以后，仍殘存在物體內部的應力。它是由于材料內部宏觀或微觀的組織發生了不均勻的體積變化而產生的。

4、結合強度

涂層的結合強度是是決定涂層的穩定性和使用壽命，影響涂層性能的又一重要因素。結合強度低的無氫DLC涂層在應用時容易脫落。

大部分研究表明，直接在基體上沉積的無氫DLC膜的膜/基結合強度一般比較低，通過采用Ti/TiN/TiCN/TiC中間梯度過渡層的方法可以提高DLC膜與基體的結合強度，在模具鋼上沉積無氫DLC膜的結合強度達44N-74N，制備的涂層厚度可達5μm。

二、良好的摩擦性能

無氫DLC涂層不僅具有優異的耐磨性，而且具有很低的摩擦系數，一般低于0.2 ，是一種優異的表面抗磨損改性膜。DLC的摩擦系數隨制備工藝的不同和膜中成分的變化而變化，其摩擦系數至低可達0.005。

摻雜金屬元素可能降低其摩擦系數，環境也對其摩擦系數有一定的影響。但總的來說，無氫DLC涂層與傳統的硬質涂層(如TiN、TiC、TiAIN等 )相比，在摩擦系數方面具有明顯優勢，因為這些傳統硬質涂層的摩擦系數都在0.4以上。因此,，無氫DLC膜有可能在許多摩擦學領域替代這些傳統硬質涂層。

DLC涂層
三、良好的熱穩定性

由于DLC屬于亞穩態的材料，熱穩定性差是限制DLC膜應用的一個重要因素，在300℃以上退火時即出現了sp3鍵向sp2鍵轉變，為此，人們進行了大量的工作試圖提高其熱穩定性。

有研究發現：Si的加入可以明顯改善DLC膜的熱穩定性，含20 at%Si的DLC膜在740℃退火時才出現sp3鍵向sp2鍵轉變[15]。同樣，金屬 (如Ti、W. Cr )的摻入也可提高DLC膜的熱穩定性。

熱穩定性是指材料的耐熱性，表現為物體在溫度的影響下的形變能力。形變越小，穩定性越高。反映物質在一定條件下發生化學反應的難易程度。

四、良好的耐腐蝕性

純DLC膜具有優異的耐蝕性，各類酸、堿甚至王水都很難侵蝕它。但摻雜有其他元素的DLC膜的耐蝕性有所下降，這是由于摻雜的元素首先被侵蝕，從而破壞了膜的連續性所致。

無氫DLC涂層純度高，含雜質元素少，因此具有良好的耐腐蝕性。

耐腐蝕性是指涂層材料抵抗周圍介質腐蝕破壞作用的能力，由材料的成分、化學性能、組織形態等因素決定。

五、良好的表面狀態

無氫DLC涂層表面一般較光潔，對基材的表面光潔度沒有太大的影響，但隨著膜厚的增加，表面光潔度會下降。

不同的沉積方法所得到的DLC涂層表面光潔度也是不同的，采用離子源技術沉積的DLC膜表面質量明顯優于電弧離子鍍。

六、良好的抗粘結性

無氫DLC涂層具有很好的抗粘結性, 特別是對有色金屬(如銅、鋁、鋅等)，對塑料、橡膠、陶瓷等也有抗粘結性。

以上就是無氫DLC涂層有哪些性能優勢的相關內容介紹。通過上述內容可知，無氫DLC涂層的各項性能都很優異，因此具有普遍的應用性。