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DLC涂层在很多方面均大有用武之地
类金刚石膜(DLC)是一种与金刚石膜性能相似的新型薄膜材料,它具有较高的硬度,良好的热传导率,极低的摩擦系数,优异的电绝缘性能,高的化学稳定性及红外透光性能
类金刚石碳(DLC)膜素以优秀的摩擦学性能著称,比如说,此类材料通常具有很高的耐磨性和很低的摩擦系数。
DLC涂层的制备可通过使用多种不同的PVD(物理气相沉积)和CVD(化学气相沉积)技术来实现。此过程有一个非常重要的特点,那就是这些非晶涂层在相对较低的衬底温度(<200℃)下完成沉积。
涂层的结构与组分,以及涂覆过程所使用的工艺将决定这些涂层的属性。由于这些可实现的属性所覆盖的范围甚广,DLC涂层在很多方面均大有用武之地。
由于兼具了很高的耐磨性和杰出的摩擦性能及抗粘附性,DLC涂层将是摩擦组件与工具表面处理过程的理想选择。
DLC涂层拥有多种多样的特性,这也为有着功能明确的多功能表面的新产品的开发创造了条件。
采用金刚石DLC涂层的刀具,在这种应用场合其使用寿命可以延长大约45%。通过在硬质金属上优化涂层的附着机理,就可以使钻头的圆周磨损程度大大降低。由于更换时间变短,工具购置费用节约潜力大,因此在生产效率得到极大提高的同时,制造质量也相应提高很多。
碳在自然界中以两种晶体单质形式存在:四面体状sp3C—C键结合的金刚石晶体和正三角或片层状sp2C—C键结合的石墨晶体。碳的其他存在形式有无定型非晶碳、白碳(由spl键构成)等。碳之所以能形成诸多晶体或无定形碳,主要是它能以三种化学键存在:sp l、sp2和sp3。类金刚石碳材料是碳的收稿日期:2007年1 0月一种非晶亚稳态结构,它的化学键主要是sp2和sp3。由于类金刚石碳材料的性能与金刚石材料比较相似,因而称其为类金刚石碳。一般认为sp3键含量越高,膜层越坚硬致密,电阻率越高,宏观性质上更接近金刚石。根据薄膜结构是否含氢可分为:氢化非晶碳膜(a—C:H film,一般包括50%的氢)、无氢非晶碳膜(a—C film)、四面体非氢碳膜(ta—C film)。一般来说前一类金刚石膜由化学气相沉积(CVD)制得,而后两类则通过物理气相沉积(PVD)制得。
金刚石工具分类
1、按结合剂划分有:树脂、金属和陶瓷结合剂金刚石工具三大类。金属结合剂工艺分为烧结、电镀和钎焊等几类。
2、按用途结构划分
有:磨具——砂轮、滚轮、滚筒、磨边轮、磨盘、碗磨、软磨片等;
锯切工具——圆锯片、排锯、绳锯、筒锯、带锯、链锯、丝锯;
钻探工具——地质冶金钻头、油(气)井钻头、工程薄壁钻头、石材钻头、玻璃钻头等;
其它工具——修整工具、刀具、拉丝模等。
与金属结合剂胎体相比,树脂、陶瓷结合剂胎体强度较低,不适合做锯切、钻探、修整类工具,一般只有磨具类产品。
金刚石工具特点
金刚石具有坚硬性,故制成的工具特别适合加工硬脆材料尤其非金属材料,如石材、墙地砖、玻璃、陶瓷、混凝土、耐火材料、磁性材料、半导体、宝石等;也可以用于加工有色金属、合金、木材,如铜、铝、硬质合金、淬火钢、铸铁、复合耐磨木板等。目前金刚石工具已广泛应用以建筑、建材、石油、地质、冶金、机械、电子、陶瓷、木材、汽车等工业。
涂层按功能可分为:
1、耐磨损涂层:包括抗粘着磨损、表面疲劳磨损涂层和耐冲蚀涂层。其中有些情况还有抗低温(<538℃)磨损和抗高温(538~843℃)磨损涂层之分。
2、耐热抗氧化涂层:该种涂层包括高温过程(其中有氧化气氛、腐蚀性气体、高于843℃的冲蚀及热障)和熔融金属过程(其中有熔融锌、熔融铝、熔融铁和钢、熔融铜)所应用的涂层。
3、抗大气和浸渍腐蚀涂层:大气腐蚀包括工业气氛、盐性气氛、田野气氛等造成的腐蚀;浸渍腐蚀包括饮用淡水、非饮用淡水、热淡水、盐水、化学和食品加工等造成的腐蚀。
4、电导和电阻涂层:该种涂层用于电导、电阻和屏蔽。
5、恢复尺寸涂层:该种涂层用于铁基(可切削与可磨削的碳钢和耐蚀钢)和有色金属(镍、钴、铜、铝、钛及他们的合金)制品。
6、机械部件间隙控制涂层:该种涂层可磨。
7、耐化学腐蚀涂层:化学腐蚀包括各种酸、碱、盐,各种无机物和各种有机化学介质的腐蚀。
上述各涂层功能中,与冶金工业生产有密切关系的是耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层和耐化学腐蚀涂层。
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