真空镀膜:含氢DLC涂层、无氢TAC涂层在各领域的应用
类金刚石涂层(diamond like carbon, 简称DLC) 是一种在微观结构上含有金刚石成分的涂层。构成DLC的元素为碳。碳原子和碳原子之间的不同结合方式,使其终产生不同的物质:金刚石(Diamond)——碳碳以sp3健的形式结合;类金刚石(DLC)——碳碳以sp3和 sp2健的形式结合;石墨(Graphite)——碳碳以sp2健的形式结合。
图1:类金刚石涂层
含氢DLC涂层
DLC涂层又称类金刚石涂层,硬度高(>HV1500),干摩擦系数低(0.05-0.1)。是一种无油自润滑涂层。DLC类涂层当中普遍的是通过各种PA-CVD(等离子辅助CVD,通过射频、微波或其他等离子激活方式)制备的含氢类DLC。含氢类DLC涂层具有相对高的显微硬度(一般在2000~3000HV)和极低的摩擦系数(0.05~0.15,干式)。通过PA-CVD方法制备的含氢DLC涂层表面粗糙度非常低。它们已经成为汽车引擎零部件,如梃杆、活塞杆和各种柴油喷射系统零部件涂层的工业标准。
无氢类DLC涂层
另一类DLC涂层,ta-C涂层是一种无氢碳元素涂层,其sp³与sp²键的比值较高。与其他DLC涂层相比,ta-C膜层具有更高的硬度和抗温性能,并可显著降低摩擦系数。因为此类涂层具有非常高的硬度及非常好的耐摩擦性能。另外,无氢类ta-C涂层结合某些润滑剂能够显著减少摩擦,例如在尼桑汽车的发动机气阀机构上就有此类技术的应用。此类DLC涂层一般通过石墨靶的电弧蒸发来获得。涂层的特点是具有非常高的硬度值,一般在4000~7000HV,并且几乎不含氢。所以常把此类涂层叫做无氢类DLC涂层。在ta-C类DLC涂层中,碳原子以类似水晶体4晶点结构(四面体)为主体。
Ta-C涂层的制备
纯源公司研发Ta-C类DLC涂层并将其应用到工业领域。他是由纯源公司自主研发的纯离子镀膜设备制成。纯离子镀膜设备具备高效的电磁扫描和过滤系统,可将等离子体中的杂质颗粒、宏观粒子、大型离子团等过滤干净,经过磁过滤后沉积粒子的离化率为百分之百,并且可以过滤掉大颗粒,因此制备的纳米薄膜非常致密和平整光滑,抗腐蚀性能好,与机体的结合力很强,在均匀性、致密性、结合度、硬度、摩擦系数、改变物质表面结构和消除薄膜颗粒等方面取得里程碑式的突破。
Ta-C涂层的应用领域(部分)
交通工具领域
随着我国工业实力的不断提升,汽车零部件的生产模式已经逐渐从原有的低端粗放型向高端精细型发展,越来越多的国产高端产品开始替代原来国外进口的高端产品,汽车零部件镀膜逐渐的出现在大众视野。
图3:交通工具领域应用
纺织领域
纺机配件械制造业分为两类:一类是制造整台机器的,另一类是制造专用零配件的(如锭子、摇架、钢领、钢丝圈、织针、针布、综丝、停经片等)。制造整台的纺机配件机械厂专用设备占全厂设备的比例不大,因此在一定条件下可以变换品种生产其他机械。纺机配件机械制造业的工艺性强,结构复杂、零件多。用于出口国外业务或者其他相关业务要求,市场上需要镀膜的纺织配件逐渐涌出。
图4:纺织领域应用
消费电子领域
从行业广度上来看,面临着复杂使用环境的产品均有可能使用愈加成熟的纳米薄膜技术进行防护,行业应用尚存在较大的扩展空间,除消费电子行业以外,纳米薄膜在新能源、安防设备、汽车电子、医疗器械等均可能得到大量的应用。从行业深度上来看,纳米薄膜在各细分应用行业均有望从整机层面到关键零部件层面提供相应的防护。纳米薄膜防护技术,能够在更低温的环境下制备纳米薄膜,更适合对不耐高温的电子消费品进行防护,是一种新的电子消费品防护技术。随着电子消费品向轻薄化、小型化、精细化方向发展,纳米薄膜防护技术在电子消费品中的应用逐渐扩大。
图5:消费电子领域应用
切削工具领域
目前发展的重要项目有:高速精密切削加工,少、无冷却润滑液的切削或干切削,高硬状态下切削加工。所有这些,以及现代新材料的出现,都对切削工具的技术要求越来越高。新形势下对切削加工还提出了特殊要求,如加工硬度50HRC以上的硬加工、微润滑和无润滑的干切削不断涌现,使切削加工中的个性化特点日见显现。面对这些变化,若要求在刀具的设计和制造工艺或刀具材料的整体性能上来适应这些要求,技术上的难度是很大的,尤其对刀具材料而言,不仅在资源利用上极不经济,而且要求材料满足日趋复杂的综合切削性能,通常难以做到。采用涂层刀具是解决上述问题的方案之一,涂层刀具对改善的刀具性能起着非常重要的作用。经涂层的刀具大大提高了加工效率、加工精度、延长了刀具寿命、降低了加工成本,由此可以说,现代制造业的发展推动了刀具业的发展。(转载链接:https://wenku.baidu.com/view/58681da8b0717fd5360cdc9a)
图6:切削工具领域应用
模具领域
模具由于要求较高,故其耐用性更加受到关注。例如,所生产的塑料中带有玻璃纤维,容易磨损模具表面,或脱模时需要提高润滑的性能。PVD涂层由于其独有的润滑性及超高的硬度,可以大大改善生产过程中所遇到的问题。
图7:模具领域应用
纯源镀膜是一家“真空纳米涂层技术”解决方案供应商,专注于真空纳米、微米级中高端镀膜设备的设计、研发和制造,欢迎大家咨询!