利晟納米淺析制備工藝哪些參數影響DLC涂層摩擦系數？

2022-12-05 08:45:43中山市利晟納米科技有限公司

DLC類金剛石涂層是一種功能良好的耐磨涂層，由于在不同環境下的自潤滑性、耐腐蝕、耐磨損以及高化學慵懶等優異功能，DLC涂層作為一種具有潛力的固體潤滑資料，在微型機電體系、切削工具、機械密封、生物醫學等范疇有著普遍的使用前景。DLC涂層的制備辦法主要是物理i氣相堆積法（PVD）和化學氣相堆積法（CVD），不同的制備辦法關于DLC涂層的沖i突系數影響也有所不同，制備工藝的參數要素關于DLC涂層i系數也有較大影響。

一、反響氣源

反響氣源的組成對DLC涂層結構影響很大，特別是對DLC涂層的氫氣結構有重要影響。

首先，原子氫對石墨以及其他非金剛石相碳具有擇優刻蝕的效果。堆積金剛石薄膜過程中，在沒有超平衡氫原子參與時，甲烷分解為石墨和金剛石鍵價結構的速率是處于同一個數量級的。可是當甲烷和氫氣的混合氣體中引入超平衡原子氫后，甲烷的熱分解效果和原子氫的刻蝕效果加在一起，就出現了金剛石的成長速率為正，石墨的成長速率為負的情況，即原子氫刻蝕石墨的速度遠高于刻蝕金剛石的速度。因而，當反響氣源中引入原子氫有利于添加DLC膜中sp3相含量，安穩隨機共價鍵網絡，阻止其轉化為石墨相。

其次，反響氣源中氫氣比例越高，DLC膜中含氫量越高，越有利于完成超i低沖i突系數。經過改變DLC膜中的氫含量，沖i突因數可改變幾個數量級。

二、摻雜元素

經過摻雜金屬或非金屬元素，可制備出具有優異強韌化和膜基結合力、低沖i突特性以及低環境敏感性集一體的DLC涂層。元素摻雜可以改進DLC膜的沖i突學功能，但要關注元素摻雜量。一般來說，元素摻雜都會有一個適合摻雜量規模。例如，摻雜少量N元素可明顯下降各種濕度環境下DLC涂層的沖i突與磨損，但摻雜很多N元素會使得C含量大幅度下降以及薄膜中碳鏈或團簇被更多的N原子中斷，減小無定形碳對碳膜沖i突學功能的貢獻，沖i突功能變差。

三、基體資料

采用PECVD技術在聚碳酸酯(PC)樹脂片上堆積的DLC涂層沖i突因數會下降70%左右，耐磨性有極大的提高；在玻璃上制備的DLC膜沖i突磨損功能較差，可能是因為在界面處不能形成過渡反響層。

基體資料的外表粗糙度對DLC膜的沖i突學功能也有很大影響。作為一種無定型結構，DLC涂層成長時十分接近基體的外表輪廓或者粗糙度。如果是在相似高度拋光的藍寶石或者硅片這種原子級潤滑外表上成長，那么DLC膜的外表也會十分潤滑，然后削減機械互鎖相應。

四、離子能量

離子能量即是指偏壓，依據相關研討，跟著偏壓升高，DLC涂層含氫量逐漸下降，而且添加sp3含量，可有效改進DLC涂層內應力，增大膜基結合力，其沖i突系數遠比沒有添加偏壓時低得多。

五、纖細顆粒

傳統陰極弧堆積辦法制備的DLC膜外表可能包括很多的納米/微米顆粒，添加外表粗糙度。經過添加過濾設備(磁過濾器或機械過濾器)對顆粒進行過濾和阻擋，使薄膜功能得以改進。經過直流或射頻等離子輔助化學氣相堆積、濺射和離子束堆積等辦法也可堆積十分潤滑的涂層(納米尺寸外表粗糙度)，然后削減乃至消除機械互鎖效應對DLC膜沖i突學功能的影響。