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0510-88276101DLC 膜的主要性能
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1)力學(xué)性能
a.硬度及彈性模量。不同的沉積方法制備的 DLC 膜硬度及彈性模量差異很大，用磁過濾陰極 電弧法可以制備出硬度達(dá)到甚至超過金剛石的 DLC 膜，用陰極電弧法制備的 DLC 膜較高硬度可達(dá) 50GPa 以上，而用離子源結(jié)合非平衡磁控濺射法制備的 DLC 膜硬 度達(dá) 21GPa。膜層內(nèi)的成分對(duì)膜層的硬度有一定的影響， Si、N 的摻入可以提高 DLC 膜的 硬度。DLC 膜具有較高的彈性模量，雖低于金剛石（1100GPa），但明顯高于一般金屬和陶瓷的 彈性模量。
b.內(nèi)應(yīng)力和結(jié)合強(qiáng)度。薄膜的內(nèi)應(yīng)力和結(jié)合強(qiáng)度是決定薄膜的穩(wěn)定性和使用壽命，影響薄膜性能 的兩個(gè)重要因素，內(nèi)應(yīng)力高和結(jié)合強(qiáng)度低的 DLC 膜容易在應(yīng)用中產(chǎn)生裂紋、褶皺，甚至脫落， 所以制備的 DLC 膜建議具有適中的壓應(yīng)力和較高的結(jié)合強(qiáng)度。大部分研究表明，直接在基體上沉積的 DLC 膜的膜/基結(jié)合強(qiáng)度一般比較低，通過采用 Ti/TiN/TiCN/TiC 中間梯度過渡層的方法提高 DLC 膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度，在模具鋼上沉積 DLC 膜的結(jié)合強(qiáng)度達(dá) 44N-74N，制備的膜導(dǎo)總體厚度可達(dá) 5微米。
2)摩擦性能 DLC 膜不僅具有優(yōu)異的耐磨性，而且具有很低的摩擦系數(shù)，一般低于 0.2，是一種優(yōu)異的表面 抗磨損改性膜。DLC 的摩擦系數(shù)隨制備工藝的不同和膜中成分的變化而變化，其摩擦系數(shù)較低 可達(dá) 0.005。摻雜金屬元素可能降低其摩擦系數(shù)，但加入 H 能提高潤滑作用，環(huán)境也對(duì)摩擦 系數(shù)有一定的影響。但總的來說，DLC 膜與傳統(tǒng)的硬質(zhì)薄膜（如上述的 TiN、TiC、TiAlN 等） 相比，在摩擦系數(shù)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，這些傳統(tǒng)硬質(zhì)薄膜的摩擦系數(shù)都在 0.4 以上。國此，DLC 膜有可能在許多摩擦學(xué)領(lǐng)域替代這些傳統(tǒng)硬膜。
3)熱穩(wěn)定性 由于 DLC 屬亞穩(wěn)態(tài)的材料，熱穩(wěn)定性差是限制 DLC 膜應(yīng)用的一個(gè)重要因素，在 300攝氏度 以上 退火時(shí)即出現(xiàn)了sp3 鍵向 sp2 鍵轉(zhuǎn)變，為此，人們進(jìn)行了大量的工作試圖提高其熱穩(wěn)定性。有研 究發(fā)現(xiàn)：Si 的加入可以明顯改善 DLC 膜的熱穩(wěn)定性，含 20 at%Si 的 DLC 膜在 740攝氏度 退火時(shí)才 出現(xiàn) sp3 鍵向 sp2 鍵轉(zhuǎn)變。同樣，金屬（如 Ti、W、Cr）的摻入也可提高 DLC 膜的熱穩(wěn)定性， 我們正在對(duì)這方面進(jìn)行研究。
4)耐腐蝕性 純 DLC 膜具有優(yōu)異的耐蝕性，各類酸、堿甚至王水都很難侵蝕它。但摻雜有其他元素的 DLC 膜的耐蝕性有所下降，這是由于摻雜的元素首先被侵蝕，從而破壞了膜的連續(xù)性所致。
5)表面狀態(tài) DLC 膜表面一般較光潔，對(duì)基材的表面光潔度沒有太大的影響，但隨著膜厚的增加，表面光 潔度會(huì)下降。不同的沉積方法所得到的 DLC 膜表面光潔度也是不同的，用離子源技術(shù)沉積的 DLC 膜表面質(zhì)量明顯優(yōu)于電弧離子鍍。 DLC 膜具有很好的抗粘結(jié)性，特別是對(duì)有色金屬（如銅、鋁、鋅等），對(duì)塑料、橡膠、陶瓷等 也有抗粘結(jié)性。
DLC 膜在機(jī)械功能領(lǐng)域上的應(yīng)用
1）鉆頭、銑刀 DLC 膜可以應(yīng)用于鉆頭和銑刀上，特別是摻雜金屬的 DLC 膜，它不僅具有高的硬度，還具有 低的摩擦系數(shù)、抗有色金屬粘結(jié)。荷蘭的 Hauzer 公司制備的摻金屬 DLC 膜層，用于切削強(qiáng)度高 鋁合金時(shí)，能減少表面所謂的切屑瘤（BUE）。結(jié)果是延長工具的壽命并使工件材料在切削后表 面光滑。特別是在干切削和深孔加工方面，膜層性能非常好。廣州有色金屬研究院也進(jìn)行了 在銑刀上鍍 TiAlN+DLC 膜，在加工有色金屬時(shí)明顯提高使用壽命及加工質(zhì)量。
2）光盤模具及其輔助模具 光盤模具是生產(chǎn) CD、CDR、DVD 的重要工具，為了減少它與母盤（鎳盤）的摩擦，希望模具 表面硬且摩擦系數(shù)小，目前，國外大多采用 DLC 膜層，有效提高了模具的壽命和盤片的質(zhì)量，同 時(shí)在其輔助模具上鍍 DLC 膜，其壽命也達(dá)到了配套使用的要求。 鍍膜之后有硬度高，摩擦系數(shù)低，耐磨，耐腐蝕，抗粘結(jié)性好且環(huán)保等特點(diǎn)。 盤模具輔助沖模
3）芯軸 DLC 膜的耐磨減摩及耐腐蝕性，可提高齒輪、芯軸等運(yùn)動(dòng)部件的使用性能及壽命。
4）刀片上的應(yīng)用 現(xiàn)在 DLC 也在各種刀片如剪刀、刮胡刀等上的應(yīng)用。DLC 膜減小了刀片與皮膚的摩擦，改善了刀 片的性能，延長了使用壽命。
5）關(guān)鍵零部件上的應(yīng)用 DLC 膜在許多關(guān)鍵零部件也能發(fā)揮其優(yōu)良的性能，如在制成式斯特林制冷機(jī)的活塞上的應(yīng)用利用其低的摩擦系數(shù)，降低摩擦力，提高耐磨性，達(dá)到無油潤滑及使用壽命要求。 在縫紉機(jī)配件-旋梭上鍍 DLC 膜替代原來的電鍍硬鉻處理，不但避免了污染環(huán)境的問 題，而且，明顯提高工件表面硬度及耐磨性，使用壽命提高了 10 倍以上，同時(shí)，也因表面膜層 摩擦系數(shù)降低后，使機(jī)器運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪音變小。
6）其它應(yīng)用 DLC 膜在工模具上的應(yīng)用其它例子非常多，如：粉末冶金成型模具、塑膠成型模具、引線框彎曲 模具、玻璃片成型模具、鎂合金加工模具、在軸承等。
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a.硬度及彈性模量。不同的沉積方法制備的 DLC 膜硬度及彈性模量差異很大，用磁過濾陰極 電弧法可以制備出硬度達(dá)到甚至超過金剛石的 DLC 膜，用陰極電弧法制備的 DLC 膜較高硬度可達(dá) 50GPa 以上，而用離子源結(jié)合非平衡磁控濺射法制備的 DLC 膜硬 度達(dá) 21GPa。膜層內(nèi)的成分對(duì)膜層的硬度有一定的影響， Si、N 的摻入可以提高 DLC 膜的 硬度。DLC 膜具有較高的彈性模量，雖低于金剛石（1100GPa），但明顯高于一般金屬和陶瓷的 彈性模量。
b.內(nèi)應(yīng)力和結(jié)合強(qiáng)度。薄膜的內(nèi)應(yīng)力和結(jié)合強(qiáng)度是決定薄膜的穩(wěn)定性和使用壽命，影響薄膜性能 的兩個(gè)重要因素，內(nèi)應(yīng)力高和結(jié)合強(qiáng)度低的 DLC 膜容易在應(yīng)用中產(chǎn)生裂紋、褶皺，甚至脫落， 所以制備的 DLC 膜建議具有適中的壓應(yīng)力和較高的結(jié)合強(qiáng)度。大部分研究表明，直接在基體上沉積的 DLC 膜的膜/基結(jié)合強(qiáng)度一般比較低，通過采用 Ti/TiN/TiCN/TiC 中間梯度過渡層的方法提高 DLC 膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度，在模具鋼上沉積 DLC 膜的結(jié)合強(qiáng)度達(dá) 44N-74N，制備的膜導(dǎo)總體厚度可達(dá) 5微米。
2)摩擦性能 DLC 膜不僅具有優(yōu)異的耐磨性，而且具有很低的摩擦系數(shù)，一般低于 0.2，是一種優(yōu)異的表面 抗磨損改性膜。DLC 的摩擦系數(shù)隨制備工藝的不同和膜中成分的變化而變化，其摩擦系數(shù)較低 可達(dá) 0.005。摻雜金屬元素可能降低其摩擦系數(shù)，但加入 H 能提高潤滑作用，環(huán)境也對(duì)摩擦 系數(shù)有一定的影響。但總的來說，DLC 膜與傳統(tǒng)的硬質(zhì)薄膜（如上述的 TiN、TiC、TiAlN 等） 相比，在摩擦系數(shù)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，這些傳統(tǒng)硬質(zhì)薄膜的摩擦系數(shù)都在 0.4 以上。國此，DLC 膜有可能在許多摩擦學(xué)領(lǐng)域替代這些傳統(tǒng)硬膜。
3)熱穩(wěn)定性 由于 DLC 屬亞穩(wěn)態(tài)的材料，熱穩(wěn)定性差是限制 DLC 膜應(yīng)用的一個(gè)重要因素，在 300攝氏度 以上 退火時(shí)即出現(xiàn)了sp3 鍵向 sp2 鍵轉(zhuǎn)變，為此，人們進(jìn)行了大量的工作試圖提高其熱穩(wěn)定性。有研 究發(fā)現(xiàn)：Si 的加入可以明顯改善 DLC 膜的熱穩(wěn)定性，含 20 at%Si 的 DLC 膜在 740攝氏度 退火時(shí)才 出現(xiàn) sp3 鍵向 sp2 鍵轉(zhuǎn)變。同樣，金屬（如 Ti、W、Cr）的摻入也可提高 DLC 膜的熱穩(wěn)定性， 我們正在對(duì)這方面進(jìn)行研究。
4)耐腐蝕性 純 DLC 膜具有優(yōu)異的耐蝕性，各類酸、堿甚至王水都很難侵蝕它。但摻雜有其他元素的 DLC 膜的耐蝕性有所下降，這是由于摻雜的元素首先被侵蝕，從而破壞了膜的連續(xù)性所致。
5)表面狀態(tài) DLC 膜表面一般較光潔，對(duì)基材的表面光潔度沒有太大的影響，但隨著膜厚的增加，表面光 潔度會(huì)下降。不同的沉積方法所得到的 DLC 膜表面光潔度也是不同的，用離子源技術(shù)沉積的 DLC 膜表面質(zhì)量明顯優(yōu)于電弧離子鍍。 DLC 膜具有很好的抗粘結(jié)性，特別是對(duì)有色金屬（如銅、鋁、鋅等），對(duì)塑料、橡膠、陶瓷等 也有抗粘結(jié)性。
DLC 膜在機(jī)械功能領(lǐng)域上的應(yīng)用
1）鉆頭、銑刀 DLC 膜可以應(yīng)用于鉆頭和銑刀上，特別是摻雜金屬的 DLC 膜，它不僅具有高的硬度，還具有 低的摩擦系數(shù)、抗有色金屬粘結(jié)。荷蘭的 Hauzer 公司制備的摻金屬 DLC 膜層，用于切削強(qiáng)度高 鋁合金時(shí)，能減少表面所謂的切屑瘤（BUE）。結(jié)果是延長工具的壽命并使工件材料在切削后表 面光滑。特別是在干切削和深孔加工方面，膜層性能非常好。廣州有色金屬研究院也進(jìn)行了 在銑刀上鍍 TiAlN+DLC 膜，在加工有色金屬時(shí)明顯提高使用壽命及加工質(zhì)量。
2）光盤模具及其輔助模具 光盤模具是生產(chǎn) CD、CDR、DVD 的重要工具，為了減少它與母盤（鎳盤）的摩擦，希望模具 表面硬且摩擦系數(shù)小，目前，國外大多采用 DLC 膜層，有效提高了模具的壽命和盤片的質(zhì)量，同 時(shí)在其輔助模具上鍍 DLC 膜，其壽命也達(dá)到了配套使用的要求。 鍍膜之后有硬度高，摩擦系數(shù)低，耐磨，耐腐蝕，抗粘結(jié)性好且環(huán)保等特點(diǎn)。 盤模具輔助沖模
3）芯軸 DLC 膜的耐磨減摩及耐腐蝕性，可提高齒輪、芯軸等運(yùn)動(dòng)部件的使用性能及壽命。
4）刀片上的應(yīng)用 現(xiàn)在 DLC 也在各種刀片如剪刀、刮胡刀等上的應(yīng)用。DLC 膜減小了刀片與皮膚的摩擦，改善了刀 片的性能，延長了使用壽命。
5）關(guān)鍵零部件上的應(yīng)用 DLC 膜在許多關(guān)鍵零部件也能發(fā)揮其優(yōu)良的性能，如在制成式斯特林制冷機(jī)的活塞上的應(yīng)用利用其低的摩擦系數(shù)，降低摩擦力，提高耐磨性，達(dá)到無油潤滑及使用壽命要求。 在縫紉機(jī)配件-旋梭上鍍 DLC 膜替代原來的電鍍硬鉻處理，不但避免了污染環(huán)境的問 題，而且，明顯提高工件表面硬度及耐磨性，使用壽命提高了 10 倍以上，同時(shí)，也因表面膜層 摩擦系數(shù)降低后，使機(jī)器運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪音變小。
6）其它應(yīng)用 DLC 膜在工模具上的應(yīng)用其它例子非常多，如：粉末冶金成型模具、塑膠成型模具、引線框彎曲 模具、玻璃片成型模具、鎂合金加工模具、在軸承等。
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上一個(gè)：PVD鍍膜的基本方式、材料種類及其競(jìng)爭格局
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