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拉刀镀DLC 东莞德耐纳米科技

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德耐纳米科技(东莞)有限公司
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天然生成的金刚石常常发现有几乎纯结晶形式的立方取向的sp杂化的碳原子。有时候它们会有一些缺陷或者是杂质原子,这使它们有一定的颜色,但是晶格仍然是立方结构而且键合仍然是纯粹的sp杂化。立方晶型的内部能量比六方晶型要略低,而且就从熔融材料中生长速率而言,无论是自然形成还是合成金刚石都足够的慢,使得晶格有时间以***的能量(立方)生长,从而使sp杂化的碳原子成为可能。相比之下,类金刚石碳是由具有高能量前驱碳(例如等离子体、阴极电弧沉积、溅射沉积以及离子束沉积)在相对冷的表面上快速冷却或淬火而成。在这些情况下,立方晶格和六方晶格被一层层的随机混合,因为在碳原子被“冻结”在材料表面之前并没有足够的结晶生长的时间。非晶类金刚石涂层可以导致没有长程晶格有序。没有长程有序就没有脆性断裂平面,因此涂层会比较有弹性、对基底材料的形状有适应性,同时和金刚石一样硬。事实上,这种性质已经被用来研究类金刚石碳在纳米尺度上的原子间磨损。
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1、力学性能
a.硬度及弹性模量。不同的沉积方法制备的DLC膜硬度及弹性模量差异很大,用磁过滤阴极电弧法可以制备出硬度达到甚至超过金刚石的DLC膜[10],广州有色金属研究院用阴极电弧法制备的DLC膜***硬度可达50GPa以上,而用离子源结合非平衡磁控溅射法制备的DLC膜硬度达21GPa[11]。膜层内的成分对膜层的硬度有一定的影响, Si、N的掺入可以提高DLC膜的硬度。DLC膜具有较高的弹性模量,虽低于金刚石(110GPa),但明显高于一般金属和陶瓷的弹性模量。
b.内应力和结合强度。薄膜的内应力和结合强度是决定薄膜的稳定性和使用寿命,影响薄膜性能的两个重要因素,内应力高和结合强度低的DLC膜容易在应用中产生裂纹、褶皱,甚至脱落,所以制备的DLC膜***具有适中的压应力和较高的结合强度。大部分研究表明,直接在基体上沉积的DLC膜的膜/基结合强度一般比较低,广州有色金属研究院通过采用Ti/TiN/TiCN/TiC中间梯度过渡层的方法提高DLC膜与基体的结合强度,在模具钢上沉积DLC膜的结合强度达44N-74N[12],制备的膜导总体厚度可达5um。
本公司运用自主的国际技术开发生产的无油机零部件专用类金刚石(DLC涂层)涂层已被中国众多大型缝纫机厂所采用,几大缝纫机厂的无油机零部件涂层均为我司加工,
本公司所制造的PVD真空镀膜设备具有很强的通用性和柔性,单机可完成几乎所有想要的单层及复合涂层,如TiN,TiCN,TiAlN,TiC,CrN,CrCN,DLC涂层,等等各类单层及复合涂层和纳米涂层,

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其是本公司生产的 ~10um早已得到了大面积的运用,本公司以稳定的工艺,出众的质量在中国内地已批量生产了近3年,为各个行业的专门用途开发出了很多类不同用途的DLC涂层,如PCB铣刀钻针专用DLC涂层,无油缝纫机零部件专用DLC涂层,医用手术器具专用DLC涂层,粉末治金模具专用DLC涂层, 扬声器振膜专用DLC涂层,汽车喷油系统专用DLC涂层等等,半导体模具专用DLC涂层,玻璃镀膜专用DLC类金刚石涂层,本公司的技术早已克服了目前国内很多研究机构及涂层厂商的DLC涂层无法工业化的瓶劲。
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盘模具辅助冲模
(3)芯轴
DLC膜的耐磨减摩及耐腐蚀性,可显著提高齿轮、芯轴等运动部件的使用性能及寿命。图3为广州有色金属研究院制备的DLC膜层芯轴,其寿命延长了3倍以上,耐腐蚀性提高4倍以上。
(4)刀片上的应用
现在DLC也在各种刀片如剪刀、刮胡刀等上的应用。DLC膜减小了刀片与皮肤的摩擦,改善了刀片的性能,延长了使用寿命。图4为广州有色金属研究院开发的DLC膜理发剪刀片,利用DLC膜优越的摩擦性能,明显提高刀片的使用寿命,特别是降低表面摩擦系数后,减小噪音,非常受用户欢迎。
(5)关键零部件上的应用
DLC膜在许多关键零部件也能发挥其优良的性能,如在制成式斯特林制冷机的活塞上的应用(如图5)利用其低的摩擦系数,降低摩擦力,提高耐磨性,达到无油润滑及使用寿命要求。
在缝纫机配件-旋梭上镀DLC膜(如图6)替代原来的电镀硬铬处理,不但避免了污染环境的问题,而且,明显提高工件表面硬度及耐磨性,使用寿命提高了10倍以上,同时,也因表面膜层摩擦系数降低后,使机器运行过程中产生的噪音变小。
(6)其它应用
DLC膜在工模具上的应用其它例子非常多,如:粉末冶金成型模具、塑胶成型模具、引线框弯曲模具、玻璃片成型模具、镁合金加工模具、在轴承等。
类金刚石碳(Diamond-like carbon,DLC)是存在有七种不同的形式,却表现出一些金刚石特性的无定形碳。由于它的一些特性,它通常被用作其它材料的涂层材料。所有的七种形式都拥有大量sp杂化的碳原子。它们属于不同类型的原因是,即使是金刚石也被发现有两种晶型:其中***常见的一种是立方晶体,而***不常见的一种(蓝丝黛尔石)是六方晶体。通过在纳米尺度结构的不同方法混合这些晶型,类金刚石涂层可以同时拥有非晶、有弹性,且是纯sp杂化连接的"金刚石"。其中***硬、***、***光滑的是被称为 四面体非晶碳(ta-C)的一种混合物。例如,仅仅2微米厚度的ta-C涂层可以增加常规 (例如304型)不锈钢针对磨料磨损的抵抗力,从而增加其在这类使用中的寿命从1周到85年不等。这种ta-C可以被认为是"纯"形式的类金刚石碳,因为它仅仅由sp连接的碳原子组成。一些填料例如氢,石墨sp杂化碳,以及金属,被用在其它六种类金刚石碳中,以减少生产费用或者增加其它的一些性能。这些种类的类金刚石几乎可以用在任何具有兼容真空环境的材料中。在2006年,欧盟内的外包类金刚石涂层市场估计市值达约三千万欧元。2011年11月,每日科学杂质报告说斯坦福大学的研究人员已经在超高压的条件下制造出了一种超硬的非晶金刚石,它并没有金刚石的晶体结构,却拥有碳的轻质量。

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