dlc鍍層與pvd鍍層相關內容介紹

1.定義與原理

DLC鍍層：DLC 是英（yīng）文“Diamond-Like Carbon” 的縮寫，即類（lèi）金剛石碳（tàn）。DLC 鍍層是一種由碳元素構（gòu）成、在性（xìng）質上和鑽石類似，同時又具有石墨原子組成結構的非晶態薄膜（mó）。主要采用離子束輔助沉積、等離子體化學氣相沉積等工藝（yì），通過離子束轟擊並注入碳原子形成類金剛石碳膜層。

PVD鍍層：PVD 是物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition）的簡稱，是在真空條件下（xià），采用物理方法，將固體或液體材料源表麵氣化（huà）成氣態原子（zǐ）、分子（zǐ）或部分電離成離子，並（bìng）通過低壓氣體或等離（lí）子體，在基體（tǐ）表麵沉積具有某種特殊功能的薄膜（mó）的技術（shù）。

2.成分（fèn）與結構

DLC鍍層：主要由非（fēi）晶態碳及少量氫元素組（zǔ）成，不含晶體結構，具有類金剛石的結構特征。

PVD 鍍層（céng）：可由金屬、合金、硬質（zhì）陶瓷等多種材料製備，大多呈現晶體結構，常見的（de）有 TiN、CrN、TiAlN 等。

3.性能特點（diǎn）

DLC鍍層

硬度高（gāo）：可（kě）達 20-90GPa，部分可超過 50GPa。

摩擦係數低：一般低（dī）於（yú） 0.1，最低可達 0.005。

耐磨性好：可顯著提高基體的耐磨性能（néng）。

耐腐蝕性強：純DLC膜具有優異（yì）的耐蝕性，各類酸、堿甚至（zhì）王水都很難侵蝕它。

生物相容性好：適（shì）用於生物醫學領域。

PVD鍍層

硬度良好：一般在 20-30GPa3。

韌性較好：相（xiàng）比 DLC 塗層，具有更好的韌性（xìng）。

功能多樣：根據不同的材料，具有耐磨、耐腐蝕、裝飾、導電、絕緣、光（guāng）導、壓電、磁性、潤滑、超導等（děng）特性（xìng）。

4.製備（bèi）方法

DLC 鍍（dù）層：常見的（de）製備方法有真空蒸發、濺射、等離子體輔助（zhù）化學氣相沉積、離子（zǐ）注入（rù）等。

PVD 鍍層：主要（yào）分為真空蒸發鍍膜、真空濺射鍍和真空離子鍍膜三類，其中離子鍍應用較廣。

5.應用領域

DLC鍍層

切削工具：如鑽頭、銑刀，可提高使用壽命和加工質量。

模具行（háng）業：光盤模具、粉末冶（yě）金成型模具、塑膠成型模具等，能提高模具（jù）壽命和產品質量。

機械零部件：齒輪、芯軸、活塞、旋梭等，可提高使用性能及壽命。

刀片：剪刀、刮胡刀等，減（jiǎn）小摩擦，改善性能，延長使用壽命。

PVD鍍層（céng）

裝飾（shì）領域：手表、飾品、電子產品外殼等，提供美觀的外觀和耐磨、耐腐蝕性能。

電子領域：半導體器件、集成電路等，用於絕緣、導電等功能。

光學（xué）領域（yù）：光學鏡片、反射鏡等，可改善光學性能。

航空航天：發動機（jī）部（bù）件、航（háng）空軸承等，提高部件的耐磨、耐高溫等性能。

6.優缺點對比

DLC鍍層

優點：硬度高、摩擦（cā）係數低、耐磨、耐腐蝕、生物相容（róng）性好、抗粘結性好且環保14。

缺點：製備工藝複雜，成本較高；熱穩定性差；脆（cuì）性較大（dà），塗層厚度有限；如果基體未進行（háng）硬化處理（lǐ），受到磕碰時容易凹陷、開裂。

PVD鍍層

優點：工藝過程簡單，對環境無汙染，耗材少，成膜均勻致密，與基體的結合力強；可根據需求製備出具有多種功能的塗層；顏色亮麗多樣。

缺點：相比DLC塗層，部（bù）分 PVD塗層的（de）硬（yìng）度和耐磨（mó）性稍差；某些金屬PVD塗層的化學穩定性較差，容（róng）易在高溫或腐蝕性（xìng）環境中發生氧（yǎng）化等反應。