金屬材料在使用過程中,由于力的作用及受到環(huán)境多因素的影響,容易造成材料變形、磨損、腐蝕,進(jìn)而加速材料的失效,縮短機(jī)械零部件的使用壽命,導(dǎo)致資源、能源等方面的損失。
為改善金屬材料的磨損腐蝕行為,眾多專家學(xué)者研究了各種有效方法途徑。如在表面強(qiáng)韌化方面有金屬材料納米表面工程、納米晶材料、高能束的表面處理、防腐耐磨涂層等
在眾多類型的涂層材料中,類金剛石薄膜DLC因其優(yōu)異的性能吸引了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注和研究。主要DLC薄膜通常呈現(xiàn)非晶態(tài)或非晶納米晶復(fù)合結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同的含氫量和SP3與SP2雜化鍵的比例又分為不同的細(xì)類。由于DLC薄膜的結(jié)構(gòu)介于金剛石和石墨之間,使其具有高的硬度,優(yōu)異的減摩抗磨性能,同時還具有高的熱導(dǎo)率、低的介電常數(shù)、寬帶隙、良好的光學(xué)透過性以及優(yōu)異的化學(xué)惰性和較好的生物相容性等。因而DLC薄膜不僅呈現(xiàn)良好的摩擦學(xué)性能,還具有良好的耐腐蝕性能。
納隆DLC薄膜的制備方法較多,相關(guān)的工藝層出不窮,因而對于不同應(yīng)用場合,有相應(yīng)的工藝方法,制備出對應(yīng)性能要求的薄膜。通過摻雜能一定程度上緩解DLC薄膜的高內(nèi)應(yīng)力,熱穩(wěn)定性差等缺陷,進(jìn)而改善納隆DLC薄膜的環(huán)境敏感性,擴(kuò)大其應(yīng)用場合。為增強(qiáng)薄膜與基材之間的結(jié)合力,減小薄膜脫落失效的可能性,通常采用過渡層和多層梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計。納隆DLC薄膜優(yōu)異的性能使其在許多領(lǐng)域行業(yè)都具有廣泛的應(yīng)用前景,如機(jī)械,電子元器件,光學(xué),聲學(xué),能源,生物醫(yī)學(xué),航空航天等。由于其高硬度,強(qiáng)的化學(xué)惰性使其在機(jī)械工業(yè)上的應(yīng)用最為廣泛。目前在發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零部件、切削刀具、模具、人工關(guān)節(jié)、手表、軸承、密封環(huán)及光刻電路板掩膜等方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的應(yīng)用。鍍制了DLC薄膜的空調(diào)器翻邊沖頭,鍍制DLC薄膜后,模具的壽命提高了三倍,沖裁壽命達(dá)800萬次以上。
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