DLC diamond-like coating is a kind of well-functioning wear-resistant coating, due to the self-lubrication, corrosion resistance, abrasion resistance and high chemical lethargy in different environments, DLC coating, as a kind of potential self-lubricating coating material, has a wide range of prospects for use in the fields of micro electromechanical systems, cutting tools, mechanical seals, biomedicine, etc. The Los métodos de preparación del recubrimiento de DLC son principalmente deposición de fase de vapor físico (PVD) y deposición de fase de vapor químico (CVD), y diferentes métodos de preparación tienen diferentes efectos en el coeficiente de conflicto del recubrimiento de DLC. Los principales métodos de preparación del recubrimiento de DLC son la deposición física del vapor (PVD) y la deposición de vapor químico (CVD), los diferentes métodos de preparación sobre el coeficiente de conflicto de los recubrimientos DLC son diferentes, y los parámetros del proceso de preparación también tienen un mayor impacto en el coeficiente de conflicto de los recubrimientos DLC.
1. Fuente de gas de reacción
La composición del componente de la fuente de gas de reacción tiene una influencia decisiva en la microestructura de los recubrimientos DLC, especialmente la introducción de hidrógeno altera significativamente el estado de unión química del recubrimiento. En el proceso de deposición de la película delgada de diamantes, el hidrógeno atómico muestra un efecto de grabado selectivo único: cuando el metano está pirolizado, sin la participación de los átomos de hidrógeno excesivos, la tasa de generación de la fase de grafito (enlace Sp²) y la fase de diamante (enlace Sp³) en el producto de descomposición es básicamente igual; Sin embargo, cuando se introduce la introducción del hidrógeno atómico de super-equilibrio, la velocidad de grabado de los átomos de hidrógeno en la fase de grafito puede estar a la altura de 10-20 de la fase de diamante (datos experimentales), y tal selectivo este mecanismo de grabado selectivo aumenta la proporción de los enlaces SPFF a 7 0%}% {{{-85}% (Raman Raman (Raman (Raman (Raman (Raman Specopy). Estabilización efectiva de la estructura de la red de carbono amorfo. Además, la regulación de la presión parcial de hidrógeno en la fuente de gas afecta directamente el contenido de hidrógeno del recubrimiento. When the proportion of H₂ is increased from 5% to 40%, the concentration of hydrogen atoms in the film layer can be increased from 15at.% to 35at.% (XPS analysis results), and the corresponding coefficient of friction can be reduced from 0.25 to 0.08 (ball-and-disk friction test), which can be attributed to the pseudo-fluid lubrication layer formed by the physical Adsorción de átomos de hidrógeno en la interfaz deslizante.
2. Elementos de dopaje
Al controlar con precisión la concentración de dopaje de elementos metálicos (p. Ej., Ti, W) o no metálicos (p. Ej., Si, N), se pueden realizar un diseño multifuncional de recubrimientos DLC. Tome el dopaje de nitrógeno como un ejemplo: cuando el contenido de N se controla en 5-8 AT.% (Logrado ajustando la relación de flujo N₂\/CH₄), el coeficiente de fricción de la fricción del recubrimiento en la humedad> 6 0% del entorno puede ser estabilizado en {{10}. {{{4} recubrimiento), esto se debe a los átomos de nitrógeno y a las moléculas de agua del enlace de hidrógeno para formar la superficie de la película de pasivación; Pero cuando el contenido de N es de más de 15 en%, las cadenas largas de CC en la estructura de la red de carbono están fuertemente interrumpidas (las observaciones TEM muestran que el tamaño microcristalino de grafito se reduce a 2-3 nm), lo que resulta en el coeficiente de fricción que se eleva por encima de 0.2. Del mismo modo, el dopaje de 1-3 At.% De silicio puede reducir la tasa de desgaste del recubrimiento y el apareamiento de acero en un 80% (a través de la formación del Si-O-Si interfacial de transición), pero el dopaje excesivo desencadena un aumento repentino en la tensión interna de la recubrimiento a más de 4 GPA (como se mide mediante el método de curvatura curvatoria), lo que da como resultado el cine de la capa de la lima del cine.
3. Material de matriz
Las propiedades fisicoquímicas del material del sustrato afectan directamente el rendimiento del servicio del recubrimiento DLC. En el sustrato de policarbonato (PC) utilizando el recubrimiento DLC depositado por el proceso PECVD (espesor de 1,2 μm), el coeficiente de fricción puede reducirse a 0. 15 (en comparación con el sustrato de PC para reducir el 70%), gracias a los grupos funcionales de la superficie de PC y la película de carbono formada por la vinculación química; y sustrato de vidrio debido a la falta de coeficiente del coeficiente de expansión térmica (vidrio ≈8.5 × 10-⁶\/k, DLC ≈3 × 10-⁶\/k. DLC ≈3 × 10-⁶\/K) y la falta de sitios de reacción activos, lo que resulta en una resistencia a la unión de recubrimiento insuficiente (prueba crítica de prueba de rascar de solo 5n). La optimización de la rugosidad de la superficie del sustrato también es crítica: cuando el valor de RA del sustrato se pule de 0. 8 μm a 0. 0 5 μm, el valor de RA de la superficie del revestimiento DLC se reduce de {{7} Reducción del 40% en el consumo de energía de fricción en condiciones de lubricación límite (lograda al reducir el efecto de enclavamiento mecánico de las microbuertas superficiales).
4. Energía iónica
La regulación de energía iónica (lograda aplicando un voltaje de polarización de {{0}} v) puede optimizar profundamente el rendimiento de los recubrimientos DLC. Cuando el voltaje de polarización aumenta de 50V a 300V, el efecto de bombardeo de iones conduce a un aumento en el contenido de enlace SP³ del 40% al 65% (caracterizado por la espectroscopía de pérdida de energía electrónica Eels), mientras que el contenido de hidrógeno disminuye de 30at.% A 18AT.%%. Esta evolución estructural conduce a una reducción en el estrés interno del recubrimiento de 3.5GPA a 1.8GPA (calculado por difracción de rayos X), y un aumento en la resistencia de la unión del sustrato de película por un factor de 2 o más (la carga crítica para rascarse de 15 a 15.5GPA, y la carga crítica para la carga crítica de 15 a 15 a 15GPA, lo que se reduce de 15.5GPA, y la carga crítica para la carga crítica se reduce de 15 a 15GPA, lo que se reduce de 15.5GPA, y la carga crítica para la carga crítica se reduce de 15 a 15GPA, lo que se reduce a 15.5GPA, y la carga crítica para la carga crítica se reduce de 15 a 15GPA, lo que se reduce a 15.5GPA, y la carga crítica para la carga crítica se reduce de 15 a 15GPA, lo que se reduce de 15.5GPA, y la carga crítica para la carga crítica se reduce de 15 a 15GPA, lo que se reduce a los que se rascan. La carga aumentó de 15n a 35n). Las pruebas tribológicas muestran que el coeficiente de fricción del recubrimiento preparado con un sesgo de 300V puede estabilizarse en 0. 10-0. 12 En condiciones de fricción seca (45% más bajo que la de la recubrimiento imparcial), que se atribuye a la formación de la red de 3D cruzada por el contenido alto de SP³ que el contenido de la transición de la grafita inducida por la fricción de la multa. Raman Spectra se ha reducido de 180 cm-¹ a 120 cm-¹).
5. partículas fibrosas
Micron-sized molten droplets (1-5μm in diameter) generated during cathodic arc deposition can seriously degrade the coating performance (causing the surface Ra value to surge from 0.1μm to 0.8μm). By using a 90° bend magnetic filter, >95% of particles >{{{0}}. Se pueden filtrar 2 μm de diámetro (por estadísticas de sección transversal SEM), reduciendo el coeficiente de fricción de recubrimiento de 0. 25 a 0.15, mientras que el uso de la tecnología CVD asistida por plasma de RF (13.56 MHZ, 500 W Poweration de la preparación de la preparación de la preparación de la preparación de la planta de plasma. una superficie ra de<0.05 nm (atomic surface flatness), with ultra-low friction properties (atomic surface flatness), and with ultra-low friction properties (surface Ra of <0.5 nm), and with ultra-low friction properties (atomic surface flatness). ), and its ultra-low friction characteristics (μ≈0.03-0.05) stem from the complete elimination of mechanical interlocking effects, when the friction behavior is mainly governed by van der Waals forces at the quantum level (verified by molecular dynamics simulations).