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      DLC涂層加工是一種由碳元素構成、在性質上和鉆石類似
      發布時間:2019-02-28 瀏覽:

      隨著DLC涂層刀具的應用市場逐漸擴大以及涂層面對不同應用的各種DLC細分工藝的開發,這以新興涂層將在不久的將來為更多的用戶和行業所采用。

      在這個到處都充滿機械化的時代里,DLC涂層的發展前景顯而易見,我們就結合DLC涂層的幾個特點進行分析。

      首先DLC涂層是屬于亞穩態的材料,所以其熱穩定性很好,這使它在機械行業中有了很大的生存地位。其次它的力學性能好,硬度大,彈性好,所以在很多工業刀具中它得到良好的應用。

      DLC涂層加工摩擦性能也是其優點,它摩擦系數很低,是一種優異的表面抗磨損改性膜5。DLC涂層還有一個特點,就是它的耐腐蝕性,DLC涂層的耐腐蝕非常好,像這類化學涂層,在應用中存在很大的可能接觸一些酸性物料,所以它的耐腐蝕性使它的地位,在化學工業中,堅不可摧。

      我們從以上的特點,可以很肯定的說,DLC涂層發展史不可估量,它擁有極大空間,市場。并且同時也存在這更多潛在的市場,等著我們去開發應用。

      DLC涂層加工是一種由碳元素構成、在性質上和鉆石類似,同時又具有石墨原子組成結構的物質。常見的制備DLC 薄膜的方法有真空蒸發 、濺射、等離子體輔助化學氣相沉積、離子注入等。碳素的天然結構有兩種,空間立體結構(金剛石)和平面網狀結構(石墨),而兩者共存的結構就是DLC,其實DLC涂層的定義是具有非晶質(amorphous)結構的碳素。所以,DLC的定義非常廣泛,只要含有碳元素,而且是非晶質結構(沒有固定的結構形態),那么它就是DLC,不管里面還摻雜有其它元素什么的,統統都叫DLC。

      DLC涂層加工是屬于亞穩態的材料,所以其熱穩定性很好,這使它在機械行業中有了很大的生存地位。其次它的力學性能好,硬度大,彈性好,所以在很多工業刀具中它得到良好的應用。

      DLC涂層摩擦性能也是其優點,它摩擦系數很低,是一種優異的表面抗磨損改性膜5。DLC涂層還有一個特點,就是它的耐腐蝕性,DLC涂層的耐腐蝕非常好,像這類化學涂層,在應用中存在很大的可能接觸一些酸性物料,所以它的耐腐蝕性使它的地位,在化學工業中,堅不可摧。

      涂層的結構與組分,以及涂覆過程所使用的工藝將決定這些涂層的屬性。由于這些可實現的屬性所覆蓋的范圍甚廣,DLC涂層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涂層將是摩擦組件與工具表面處理過程的理想選擇。

      DLC涂層擁有多種多樣的特性,這也為有著功能明確的多功能表面的新產品的開發創造了條件。

      DLC涂層優良的涂層性能使其得以實現產業化生產并得到廣泛的應用,這些發展激發了很多科研院所和公司投資進一步的研究并帶動了整個產業向將來邁進了一步。

      DLC涂層在產業領域得到了越來越廣泛的技術應用,尤其是自20世紀90年代中期以來,作為汽車零部件保護性涂層得到快速發展。

      DLC涂層具有獨特的高硬度和低摩擦系數,并且具有極強地不與金屬材料粘結的性能。因此,這種涂層技術成為汽車行業應用的理想選擇。

      由于含有金剛石成分,DLC涂層具有很多優良的特性:高硬度-60GPa或Hv6000以上;低摩擦系數-0.06;極好的膜層致密性;良好的化學穩定性以及良好的光學性能等。應用于刀具上的DLC涂層所表現出的特殊性能遠超過其它硬質涂層。涂以DLC的刀具主要應用包括:石墨切削,各種有色金屬(如鋁合金,銅合金等)切削,非金屬硬質材料(如亞克力,玻璃纖維,PCB材料)切削等。

      模具DLC涂層針對刀具上的不同應用所開發的DLC系列涂層適合于諸如鉆頭,銑刀,絲錐,刀片和各種成形刀的具體應用。

      在鋁合金切削應用上,由于鋁的材料粘性,會很快在刀具切削面形成材料黏著現象,從而導致被加工面加工品質下降。而對于刀具本身,由于被切削金屬在其表面的積聚,溫度急劇升高,終極導致刀具很快失效。對比試驗表明:模具DLC涂層的刀片在很大程度上解決了鋁材的黏著題目,確保被加工件加工面始終保持較高的品質,刀具壽命也得以大幅進步。此外,由于DLC涂層刀具具有以上特性,用戶還可以進步加工速度,從而使加工效率大幅進步(約25%~40%左右)。模具DLC涂層在刀具上的成功應用為鋁合金加工行業,尤其是汽車制造行業,提供了一個良好的解決方案。

      應用結果也體現在亞克力材料的的切削表現之中。亞克力等非金屬材料具有硬度高,熔點較金屬材料低的特點。不涂層(或涂以其它硬質涂層,如TiN,TiAlN等)的刀具在切削過程中由于加工溫度是材料削發生熔融或半熔而導致排削不暢現象,終極致使刀具實效,被加工材料表面質量無法達到要求等品質缺陷。涂以DLC的亞克力切削刀具則可以很好解決以上的題目。模具DLC涂層不但具有高硬度(Hv3500),還具有極低的摩擦系數(~0.08),使刀具在切削過程中很大程度上降低了由于摩擦產生的熱量,增強了排削性能,從而使刀具均勻使用壽命進步3倍,被加工亞克力表面質量遠好于不涂層或其它涂層刀具。

      石墨加工不同于其它金屬材料的加工。由于石墨材料硬度高,加工后所產生的粉層具有很強的磨損性能,所以市場上常用的硬質涂層無一可以解決這一困難。其主要原因包括:普通涂層(如TiAlN,TiN等)的摩擦系數較高,在加工過程中產生的熱量是刀具很快失效。其次,涂層會和石墨本身的碳起化學反應,天生碳化物,破壞涂層材料結構,使其失效。實際使用數據表明,DLC的硬質合金銑刀,其使用壽命可進步4倍,這一特性在直徑小于10毫米的道具上尤為突出。

      隨著刀具模具DLC涂層的應用市場逐漸擴大以及涂層面對不同應用的各種DLC細分工藝的開發,這以新興涂層將在不久的將來為更多的用戶和行業所采用。

      類金剛石涂層 是一種在微觀結構上含有金剛石成分的涂層。構成DLC的元素為碳。碳原子和碳原子之間的不同結合方式,使其最終產生不同的物質:金剛石(Diamond)-碳碳以sp3健的形式結合;類金剛石(DLC)-碳碳以sp3和 sp2健的形式結合;石墨(Graphite)-碳碳以sp2健的形式結合。

      由于含有金剛石成分,DLC具有很多優良的特性:高硬度-60GPa或Hv6000以上;低摩擦系數-0.06;極好的膜層致密性;良好的化學穩定性以及良好的光學性能等。應用于刀具上的DLC涂層所表現出的特殊性能遠超過其它硬質涂層。涂以DLC的刀具主要應用包括:石墨切削,各種有色金屬(如鋁合金,銅合金等)切削,非金屬硬質材料(如亞克力,玻璃纖維,PCB材料)切削等。

       DLC涂層的工業化生產開始于上世紀末和本世紀初,和普通的應用于刀具/模具上的硬質涂層(如TiN, TiAlN, CrN, TiCN等)相比是一種嶄新的涂層技術。目前在世界范圍內,能將這一技術很好應用的廠家也屈指可數。DLC是新一代硬質涂層技術和應用的典型代表以及發展方向。


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