DLC类金刚石涂层

　　DLC是个通用名词，具体的性能需要根据实际情况，如工件材料，加工情况、使用情况（摩擦符，速度，压力等等参数）来进行工艺调整，以调整SP3与SP2的比例，达到厚度，耐磨性，硬度等各种指标的变化，以适应工件的具体使用场合。

　DLC类金刚石涂层介绍：

　　SP2石墨的碳原子呈平面层状结构，层与层之间的作用力小，所以很软，能导电，有滑感的鳞片状结构。

　　DLC类金刚石涂层基本原理：

　　DLC涂层是一种在微观结构上含有金刚石成分的涂层。构成DLC的主要元素为碳，碳原子之间的不同结合方式，终产生不同的物质：金刚石(diamond)--碳碳以sp3键的形式结合；石墨(graphite)一碳碳以sp2键的形式结合。类金刚石(DLC)一碳碳以sp3和sp2健的形式结合；其涂层结构是由碳的sp3和sp2形态混合而成的无定型组织(没有显性的晶格结构)，涂层性能的好坏取决于形成的膜层结构中sp3和sp2各自所占的百分比，sp3所占的比率越高，膜层性能越接近天然金刚石，显微硬度越高；sp2所占的比率越高，膜层的自润滑性能越好，摩擦因数越小，但显微硬度会降低(它和金属之间的摩擦因数的范围一般是0.05～O.2)。通过设定生产流程中的工艺参数和选择不同的靶材，可以控制终成形膜层的属性来满足不同场合的需求。

　　DLC类金刚石涂层的应用范围：
　　DLC类金刚石涂层具有加工保护、装饰、绝缘、导静电、减震、防滑等等作用，被广泛应用在各种模具、零件中，下列是DLC涂层的应用范围：
　　切削刀具：用在各类有色金属切削刀具上，能有效减少刀具与皮肤的摩擦，改变刀具的性能，延长刀具使用寿命。
　　零部件：在各类零部件上涂覆DLC涂层能有效降低摩擦系数，减少摩擦力，降低噪音产生延长使用寿命。
　　钻头/铣刀：在钻头和铣刀上应用DLC涂层能有效提高工件表面硬度及耐磨性，提高零部件的使用寿命。
　　精密模具：DLC涂层还能用在成型模具、拉伸模、粉未冶金磨具、五金模、粉未冶金磨具等，起到提高韧性、抗磨损、降低摩擦性、易脱模等特点，有效提高模具脱膜性、成形率、复制率以及工厂生产效率。

　　DLC类金刚石涂层工艺流程及参数：
　　
　　DLC处理的工艺流程包括所需处理工件基体的处理(抛光、清洗)、靶材的选择、成形工艺条件的设定、成形及成形后的检测等。
　　
　　要想得到高品质的DLC涂层，工件基体处理的好坏至关重要。将工件要抛光到小于Ra0.2um,涂覆处理后的工件才可得到满意的表面质量，这对成形一些具有光学性能要求的零件是非常重要的(如成形光学镜头和成形LED零件)。这里要注意的是基体表面处理不能留有死角，这关系到膜层是否能与基体牢固地结合。
　　
　　将要涂覆的工件还要充分清洗。清洗工艺取决于涂覆的质量水平、母材和几何形状。工件装在设定的夹具上，夹具是在使腔体装载尺寸化和保证涂覆均匀的基础上设计的。真空室抽真空至10-6托(高真空)来排除系统中的任何污染物。真空室中通入惰性气体并使其离子化。导致产生辉光放电(等离子体)。这是气体清洗阶段并使零件做好初的金属沉淀准备。
　　
　　在靶材(用于沉淀的固体金属)上加载高电流、低电压电弧，金属被蒸发并且瞬间离子化，这些金属离子在高能量的作用下通过惰性气体或活性气体进入腔体并沉淀在工件上。在金属沉淀过程中蒸发了的金属(靶材)保持不变。在激活的沉淀过程中，改变气体的体积或种类将会改变膜层的性质，形成像碳化物、氮化物或氧化物的陶瓷。同样，通过改变靶材的材质也可以产生不同的膜层。表1是不同的膜层所用的工艺参数。
　　
　　在涂覆完成后，还需要对成形后工件的膜层质量进行检测，包括工件的光泽、膜层的厚度是否均匀而且尺寸在控制范围之内，以及膜层是否出现分层现象等。
　　
　　如果成形后的膜层出现光泽不均匀、有花纹现象，则有可能是靶材的材质的纯净度不够，含有较多的杂质所致。另外还有一种可能性是涂覆设备出现了问题，没有稳定的工艺环境。出现这种情况，首先要排查是否设备出现了问题，如果不是则必须更换靶材。在设备稳定的情况下，膜层的厚度取决于成形的工艺时间.出现膜层厚度超差一般都是处理时间过长或过短所致，只要调整处理时间就可以解决问题。
　　
　　一般常见也是比较难解决的的问题是膜层和工件基体之间的结合力不强。出现分层现象(见图3)。出现这种问题的原因有很多种，主要的有工件清洗得不干净、不彻底，工件的基体没有抛光到工艺要求或者存在缺陷，成形工艺参数不合理等。出现这种情况要一项项去排除，直至找到真正的原因。为了解决基体与膜层分层的问题，有时还需要对工件进行预处理，即在工件上预先涂覆一层金属来消除基体本身的缺陷。

DLC类金刚石涂层可以通过不同的技术进行沉积，例如PVD电弧，PVD溅射和PACVD工艺。技术和沉积参数的选择允许多种性能特征，包括氢化和非氢化DLC涂层。
DLC涂料对环境友好，可用于减少摩擦，磨损，微动，擦伤和腐蚀。它们也可以用来改变电导率和润湿性。由于DLC涂层具有吸引人的颜色（从无烟煤到深黑色），它们通常用于装饰应用，例如制表，珠宝，厨房和浴室五金，汽车内饰，枪支等领域，兼具美观和性能。

DLC类金刚石涂层代表类金刚石涂层涂层，是一种纳米复合涂层，具有天然金刚石低摩擦，高硬度和高耐腐蚀性的独特性能。

DLC类金刚石涂层可以具有不同的结构和性质，这取决于层中SP 3（金刚石）和SP 2（碳）或其他填料（如氢，硅和金属）的比例。
类金刚石涂层（DLC）涂层是Richter Precision Inc.的特殊领域。在PVD和PaCVD涂层组成和技术中，DLC涂层是与众不同的一类。这些涂层表现出低摩擦系数和高显微硬度的理想组合，使其在许多摩擦学和磨损应用中极为有效。

当电离并分解的碳或烃类物质以通常10-300eV的能量落在基板表面时，就会形成DLC涂层。DLC膜可能具有优异的机械（高硬度），光学（高光学带隙），电（高电阻率），化学（惰性）和摩擦学（低摩擦和磨损系数）性能，并且可以在低基材温度下沉积（〜 200°C）。

DLC类金刚石涂层膜通常是无定形的（即没有主要的晶格结构），并且由sp2（石墨）和sp3（金刚石）相的混合物组成。膜特性的控制在很大程度上取决于所选沉积技术的通量特性（PVD溅射或蒸发以及Pa-CVD），膜中金属和氢的含量，sp2：sp3的比率，衬底偏置电压，离子能量和离子密度以及基板温度。DLC膜对钢的摩擦系数通常在0.05-0.20的范围内，而膜硬度和sp3含量则可以针对特定应用进行定制。含金属和氢的DLC（Me-DLC或aC：H：Me）的硬度范围为500-2000HV，sp3为35％，不含金属的DLC（C-DLC或aC：H）的硬度通常为1500-4000HV，可达75％ sp3

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