DLC塗層自誕生以來就得到廣泛應用(yòng),可以塗覆於刀具等加工(gōng)產品表麵,增強工具性能(néng),延長使用(yòng)壽命,提高加工效率;另(lìng)外,還可以作為裝飾、防腐材料使用(yòng),增強物品的外部美觀性,增強亮度與色澤。但是(shì),在DLC塗層加(jiā)工過程中,還是(shì)存在一些突出問題(tí),例如膜基結(jié)合力差,這一點在刀具塗層上有重要體現。DLC塗(tú)層本身內應力較大並且和硬質合金基底熱膨脹係數不同,這都會導致膜基結合力變差或者塗層脫落。因此,提高DLC塗層基結合力勢在必行。下麵,小編為大家分享一下提高DLC塗(tú)層膜基結合力有(yǒu)哪些方法吧。
1.機械處理
機械處理是將基材表麵進行打磨、拋光等方法(fǎ),以改善表麵的光潔度和平整度。這種處理方式可以增加 DLC塗層與基材之間的接觸麵(miàn)積,提高結合力。同時(shí),機械處理還可以(yǐ)去除表(biǎo)麵的氧化物和雜質減少塗層的缺(quē)陷,進一步提高結合力。
2.化學處理(lǐ)
化學處理是利用化學方法對基材表麵進行處理,以改善其表麵(miàn)化學性質。常見的(de)化學處理方法包括酸洗、堿洗(xǐ)等。這(zhè)些處理能夠清除表麵的氧化物和汙染物(wù),增加表麵的活性,有利於 DLC塗層的(de)附著和(hé)結合力的提高。
3.熱處理(lǐ)
熱處理是通過加熱基材,改變其晶體結構和化學成分,從而影響DLC 塗層的結(jié)合力。熱處理可以使基材表麵形成一層致密的氧化物膜,提供更好的結(jié)合界(jiè)麵。此外,熱(rè)處理還(hái)可以減少塗(tú)層與基材之間的殘(cán)餘應力,降低(dī)塗層剝(bāo)離的(de)風險,提高(gāo)結合力。
4.離子注(zhù)入
離子注入是將離子注入基材(cái)表麵,改變其(qí)表麵化學成分和晶體結構從而提高 DLC 塗層的結合力。離子(zǐ)注入可以增加表(biǎo)麵的活性位點(diǎn)提供更多的結合點,增強塗層與基材的結(jié)合力。此外(wài),離子注入還可以改善(shàn)基(jī)材表麵的機(jī)械性能,提高塗層的附著力。
5、酸蝕法除鈷
通過酸與Co發生化學反應來除去基底表麵的鈷。酸的種類、濃度、溫度、刻蝕(shí)時間對沉積(jī)DLC膜的結合(hé)力都有重要的影響。單純用酸處理硬質合金基底表麵不(bú)僅可以除鈷,並且(qiě)會在基底表麵形成許多孔隙,會降低類金剛石(shí)膜的粘附性能。采用兩步法,先用Murakami溶液浸蝕WC相,後用Caro'sacid (H2SO4+H2O2)除鈷,增加了(le)基底的表麵(miàn)粗糙度,有利於類金剛石的成核,類金剛石膜與(yǔ)基底的(de)結(jié)合力(lì)大大提高。
6、添加過渡層
在沉積DLC塗層之前,在硬(yìng)質合金基底上沉積一層(céng)或多層過渡層,不僅可以抑製鈷的擴散,促(cù)進DLC膜的生長,而(ér)且可以減緩(huǎn)膜基界麵的應力突變,提高膜基結合力。常用的過渡層有Si、TiN、TiC/Ti、CrC/Cr、CrN等。
7、表麵(miàn)噴砂處理
硬質合金基(jī)體經320目白剛玉(yù)砂粒噴砂處理後,膜基結合力(lì)可達60N,比未噴砂處理時結合力提高了一倍。其主要原因有(yǒu):
1)經噴砂處理後的基底表麵接觸角變(biàn)小,成核熱力勢壘能也隨之減(jiǎn)小,熱力勢壘能的減小有利於PVD過程中離子團簇(cù)的生(shēng)長和形(xíng)核。
2)表麵附著強度較低的WC相被(bèi)去除,且表麵粗糙度增加,有利於成核和增加膜基結合力。
3)經噴砂處理後的硬質合金基底上(shàng)沉積的DLC膜的內應力減小。
噴砂處理,是一種工件表麵處理的工藝。采(cǎi)用壓縮空氣為(wéi)動力,以形成高速噴射(shè)束將(jiāng)噴料高速(sù)噴射到需處理工件表麵,使工件表麵的外表(biǎo)或形狀發生(shēng)變化。由於磨料對工件(jiàn)表麵的衝擊和切削作用,使工件的表麵獲得一定的清(qīng)潔度和不同的粗糙度,使工(gōng)件表麵的機械性能得到改善,因此提高了工件的抗疲勞(láo)性,增加了它和塗層之間的(de)附著力,延長了塗膜的耐久性。
8、摻雜金屬元素
對DLC塗層進(jìn)行金屬摻雜(鎢,鈦,銀,鉻等)能降低塗層的內應(yīng)力,提高膜基結合力。
DLC塗層作為一種優秀的(de)表麵處理技術,在各個領域都有廣泛的應(yīng)用。而DLC塗層的結(jié)合力是影響(xiǎng)其使用壽命和性能的重要因素。通過合適的表麵(miàn)處理技(jì)術,如機械處理、化學處理、熱處理和離子注入,能夠有效提高(gāo) DLC 塗層的結合力。這些表麵處理技術(shù)能(néng)夠改善基材表麵的物理和化學性(xìng)質,增加塗層與基材之間的結合麵積和結合點,減少(shǎo)塗層的缺陷和剝離風險,從而提(tí)高 DLC 塗層的結合力和使用壽命。在實際應用中,應根(gēn)據具(jù)體情況選擇(zé)合適的表麵處理技術,以達到最佳的結合(hé)效果。
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