DLC diamond-like coating is a kind of well-functioning wear-resistant coating, due to the self-lubrication, corrosion resistance, abrasion resistance and high chemical lethargy in different environments, DLC coating, as a kind of potential self-lubricating coating material, has a wide range of prospects for use in the fields of micro electromechanical systems, cutting tools, mechanical seals, Biomedicina itd. Pripravljalne metode prevleke DLC so predvsem fizično nanašanje parne faze (PVD) in kemična nalaganje parna faza (CVD), različne metode priprave pa imajo različne učinke na koeficient konfliktne prevleke DLC. Glavne metode priprave DLC prevleke so fizično odlaganje hlapov (PVD) in kemično odlaganje hlapov (CVD), različne metode priprave na konfliktni koeficient DLC premazov so različni, parametri postopka priprave pa bolj vplivajo na koeficient konfliktnih koeficientov DLC.
1. vir reakcijskega plina
Sestava komponent vira reakcijskega plina ima odločilno vpliv na mikrostrukturo premazov DLC, zlasti uvedba vodika znatno spremeni stanje kemičnega vezanja prevleke. V procesu nalaganja diamantnih tankih filmov atomski vodik kaže edinstven selektivni jedkanični učinek: ko je metan piroliziran, brez udeležbe presežnih vodikovih atomov, je hitrost nastajanja grafitne faze (SP² vez) in diamantne faze (SP³ vez) v izdelku za razgradnjo v osnovi enaka; however, when the introduction of the super-equilibrium atomic hydrogen is introduced, the etching rate of hydrogen atoms on the graphite phase can be up to 10-20 times of that of the diamond phase (experimental data), and such selective This selective etching mechanism increases the proportion of sp³ bonds to 70%-85% (Raman Rezultati spektroskopije), ki učinkovito stabilizira strukturo amorfnega ogljikovega omrežja. Poleg tega regulacija delnega tlaka vodika v viru plina neposredno vpliva na vsebnost vodika v prevleki. Ko se delež H₂ poveča s 5% na 4 0%, se lahko koncentracija vodikovih atomov v filmski plasti poveča s 15.% do 35AT.% (Rezultati analize XPS), ustrezni koeficient trenja pa se lahko zmanjša z 0,25 do 0,08 (test za PSEDO-in-in test fluiranja (kroglični test, ki se ukvarja s kroglico-in-jasto s fizično adsorpcijo vodikovih atomov na drsnem vmesniku.
2. doping elementi
Z natančnim nadzorom dopinške koncentracije kovinske (npr., Ti, w) ali nemetalnih (npr. SI, N) elementov je mogoče uresničiti večnamensko zasnovo DLC premazov. Vzemite dušik doping kot primer: Ko je n vsebina nadzorovana na 5-8 na.% (Doseženo s prilagajanjem razmerju pretoka n₂/ch₄), je koeficient trenja prevleke v vlagi> 6 0 lahko stabiliziran na {{10}. prevleka), to je posledica dušikovih atomov in molekul vode vodikove vezi, da tvorijo površino pasivacijskega filma; Ko pa je vsebnost N več kot 15AT.%, Je CC dolge verige v strukturi ogljikovega omrežja močno prekinjene (TEM opazovanja kažejo, da se grafitna mikrokristalna velikost skrči na 2-3 nm), kar povzroči, da se koeficient trenja dvigne nad 0,2. Podobno lahko doping 1-3 na.% Silicija zmanjša hitrost obrabe prevleke in parjenja jekla za 80% (s tvorbo si-o-sifacialne prehodne plasti), vendar pretirano dopingovino sproži nenadno povečanje notranjega stresa na plat.
3. Matrični material
Fizikalno -kemijske lastnosti substratnega materiala neposredno vplivajo na zmogljivost storitve DLC prevleke. V polikarbonatnem (PC) substratu z uporabo PECVD procesa, deponiranega premaza DLC (debelina 1,2 μm), lahko koeficient trenja zmanjšamo na 0. in steklena podlaga zaradi neusklajenosti koeficienta toplotne ekspanzije (steklo ≈8,5 × 10-⁶/K, DLC ≈3 × 10-⁶/k. DLC ≈3 × 10-⁶/k) in pomanjkanje aktivnih reakcijskih mest, kar ima zadostno trdnost vezi prevleke (kritična obremenitev praska le 5n). Optimizacija hrapavosti površine substrata je prav tako kritična: ko je vrednost RA RA polirana iz 0. 8 μm do 0. 0 5 μm, je površinska vrednost RA prevleke DLC ustrezno zmanjšana iz {{7}. 40 -odstotno zmanjšanje porabe mazanja v mejnem mazanju (doseženo z zmanjšanjem mehanskega vmesnega učinka površinskih mikrobumb).
4. Ionska energija
Regulacija ionske energije (doseženo z uporabo napetosti pristranskosti {{0}} v) lahko globoko optimizira delovanje dlc prevlek. Ko se napetost pristranskosti poveča s 50 V na 300 V, učinek ionskega bombardiranja vodi do povečanja vsebnosti vezi SP³ s 40% na 65% (za katero je značilna spektroskopija izgube energije EELS), medtem ko se vsebnost vodika zmanjšuje s 30AT na 18%. This structural evolution leads to a reduction in the internal stress of the coating from 3.5GPa to 1.8GPa (calculated by X-ray diffraction), and an increase in the bond strength of the film substrate by a factor of 2 or more (the critical load for scratching is reduced from 15 to 15.5GPa, and the critical load for scratches is reduced from 15 to 15GPa, which is the same as that for the DLC coating. The scratch Kritična obremenitev se je povečala s 15N na 35N). Tribological tests show that the friction coefficient of the coating prepared with 300V bias can be stabilized at 0.10-0.12 under dry friction conditions (45% lower than that of the unbiased coating), which is attributed to the formation of 3D crosslinked network by the high sp³ content that effectively inhibits the graphitization transition induced by frictional heat (the half-height width of Ramanski spektri so zmanjšani z 180 cm-¹ do 120cm-¹).
5. Vlaknasti delci
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 >Nj površinska 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).