DLC類金剛石碳鍍膜是一種具有高硬度、低摩擦系數(shù)、耐磨性和化學(xué)惰性的表面涂層技術(shù),廣泛應(yīng)用于機械、汽車、電子、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。其表面技術(shù)處理涉及多個環(huán)節(jié),以下是關(guān)鍵步驟和注意事項:
1. 基材預(yù)處理
清潔脫脂:使用超聲波清洗或化學(xué)溶劑(如丙酮、酒精)去除表面油污、灰塵。
表面粗化:通過噴砂、離子轟擊或化學(xué)蝕刻提高基材表面粗糙度,增強膜層附著力。
等離子清洗:在真空環(huán)境中用等離子體(如氬氣)去除氧化層和殘留污染物,活化表面。
PVD(物理氣相沉積):
磁控濺射:在惰性氣體(如氬)氛圍中轟擊石墨靶材,濺射碳原子沉積成膜。
陰極電弧蒸發(fā):利用電弧蒸發(fā)石墨靶材,產(chǎn)生高能碳離子形成致密膜層(可能需過濾電弧減少液滴)。
CVD(化學(xué)氣相沉積):
PECVD(等離子體增強化學(xué)氣相沉積):通入碳氫氣體(如甲烷、乙炔),通過等離子體分解生成DLC膜,適合復(fù)雜形狀工件。
摻雜改性:
添加硅(Si)、鈦(Ti)、鎢(W)等元素可調(diào)整內(nèi)應(yīng)力、摩擦性能或耐高溫性(如Si-DLC)。
3. 后處理工藝
退火處理:低溫退火(200-400°C)可減少內(nèi)應(yīng)力,提高膜層穩(wěn)定性。
表面鈍化:通過氧化或氮化處理表面,進一步降低摩擦系數(shù)。
拋光處理:針對高精度部件(如光學(xué)鏡片),可采用機械或化學(xué)拋光降低表面粗糙度。
4. 關(guān)鍵性能優(yōu)化
附著力提升:使用過渡層(如Cr、Ti、Si)緩解DLC與金屬基材的熱膨脹系數(shù)差異。
控制沉積溫度(通常<200°C以避免基材變形)。
摩擦性能調(diào)整:氫化DLC(a-C:H)適合低溫環(huán)境,非氫化DLC(ta-C)硬度更高但脆性大。
耐腐蝕性:致密的DLC膜可隔絕基材與腐蝕介質(zhì),但需避免膜層缺陷(如針孔)。
5. 應(yīng)用領(lǐng)域
汽車工業(yè):活塞環(huán)、挺桿、燃油噴射系統(tǒng)(減摩耐磨)。
工具模具:銑刀、沖壓模具(延長壽命)。
電子設(shè)備:手機外殼、手表表殼(防刮擦)。
醫(yī)療器械:手術(shù)刀、人工關(guān)節(jié)(生物相容性+耐磨)。
6. 常見問題與解決
膜層脫落:檢查基材清潔度和過渡層設(shè)計。
內(nèi)應(yīng)力過高:優(yōu)化沉積參數(shù)(如偏壓、氣體比例)或采用多層結(jié)構(gòu)。
顏色不均:調(diào)整等離子體均勻性或工件旋轉(zhuǎn)速度。
7. 檢測與表征
厚度測量:臺階儀、橢偏儀。
硬度測試:納米壓痕儀(通常15-40 GPa)。
摩擦系數(shù):球-盤摩擦試驗機。
通過合理選擇沉積工藝和后處理,DLC鍍膜可顯著提升部件性能。具體方案需根據(jù)基材類型、工況需求(如載荷、溫度)及成本綜合設(shè)計。
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