1、硬度及彈性模量。
類(lèi)金剛石塗層(DLC),是一種四麵非晶體碳,其sp3鍵含量(liàng)為80%~90%,sp³與sp²鍵的比值較高,膜層內的(de)成分(fèn)對膜層的硬度有一定的影響, Si、N的(de)摻入可以提高DLC膜的硬度。DLC膜具有較高的彈性模量,雖低於金剛石(110GPa),但明顯高於一般金屬和(hé)陶瓷的彈(dàn)性模量。
2、內應(yīng)力和結合強度。
薄膜的內應力和結合強度是決定薄膜(mó)的穩定性和使用壽命,影響薄(báo)膜性能的兩個重要因素,內應力高和結合強度低的DLC膜容易在(zài)應用中產生裂紋、褶皺,甚至脫落,所以製備的DLC膜最好具有適中的壓應力(lì)和較(jiào)高的結(jié)合強度。大部分(fèn)研(yán)究表明,直接在基體上沉積的DLC膜的膜基結(jié)合強度一般比較低,通過采用Ti\TiN\TiCN\TiC中間梯度過渡層的方法提高DLC膜與基體的結合強度,在模具鋼上(shàng)沉積DLC膜的結(jié)合強度達44N-74N,製備的膜(mó)導總體厚度(dù)可達5um。
3、摩(mó)擦性能
DLC膜不僅具有優異的耐磨性,而且具有很低(dī)的摩擦係數,一般低於0.05,是一種優異的表麵抗(kàng)磨損改性膜。DLC膜與傳統的硬質薄膜相比,在摩擦係(xì)數方麵具(jù)有明顯(xiǎn)優勢(shì),這些傳統(tǒng)硬質薄膜的摩擦係數都(dōu)在0.4以上。因此,DLC膜有可能在許多摩擦學領域替代這些傳統(tǒng)硬膜。製備(bèi)的摻金屬DLC膜具有良好的抗摩擦磨損性能及低達0.13-0.15的摩擦係數(shù)。
像微(wēi)型機械驅動器具(jù)有運動的部分,如微型發動機、齒輪、軸承,在運行(háng)過程中會經曆表麵的緊(jǐn)密接合。在微尺度下,粘性剪切力特別高,所以液態潤滑劑(jì)不再是降低摩擦的(de)有效途(tú)徑。以(yǐ)Si為基礎的微型(xíng)電動機、微型發動(dòng)機僅能正常運行幾分鍾接著就會因為摩擦(cā)而導致崩(bēng)潰。DLC塗層(céng)擁有很低的摩擦係數並且磨耗率(每單位滑動距離的磨耗量)也很低,使它們成為MEMS設備(bèi)理想的固態潤滑劑。實驗階段的線性電動機,滑動件表(biǎo)麵覆(fù)蓋(gài)了5~15nm厚的DLC層(céng),延長了部件的使用(yòng)壽命至(15~80)×106個周期。盡管大多數的MEMS馬(mǎ)達(dá)並不應用於腐(fǔ)蝕(shí)性的(de)空氣環境中,但它們還是會通過物理吸附作用來接觸到外界腐蝕環境,這個過程則會使材料(liào)的摩擦耐磨性能產生相當大的波動。四麵(miàn)體非晶碳膜(ta-C)在這方麵的表(biǎo)現比含氫非晶碳膜(a-C:H)優越,它們的摩擦係數在(zài)真空及幹燥環境下較高,但卻在相當的(de)範圍內表現得很穩定,即使在濕度增加的環境中也沒有顯著增加。
4、耐腐蝕性
純(chún)DLC膜具有優異的耐蝕性,各類(lèi)酸、堿甚至王水(shuǐ)都很難侵蝕它。但摻雜有其他元素的DLC膜的耐蝕(shí)性有所下降,這是由於摻雜(zá)的元素首先被侵蝕,從而破壞了膜的連續性所致。
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