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    提高表面處理DLC涂層膜基結(jié)合力的8種方法
    來(lái)源:技術(shù)支持 | 發(fā)布日期:2023-10-16

            DLC涂層自誕生以來(lái)就得到廣泛應(yīng)用,可以涂覆于刀具等加工產(chǎn)品表面,增強(qiáng)工具性能,延長(zhǎng)使用壽命,提高加工效率;另外,還可以作為裝飾、防腐材料使用,增強(qiáng)物品的外部美觀性,增強(qiáng)亮度與色澤。但是,在DLC涂層加工過程中,還是存在一些突出問題,例如膜基結(jié)合力差,這一點(diǎn)在刀具涂層上有重要體現(xiàn)。DLC涂層本身內(nèi)應(yīng)力較大并且和硬質(zhì)合金基底熱膨脹系數(shù)不同,這都會(huì)導(dǎo)致膜基結(jié)合力變差或者涂層脫落。因此,提高DLC涂層基結(jié)合力勢(shì)在必行。下面,小編為大家分享一下提高DLC涂層膜基結(jié)合力有哪些方法吧。

    DLC涂層

    1.機(jī)械處理

    機(jī)械處理是將基材表面進(jìn)行打磨、拋光等方法,以改善表面的光潔度和平整度。這種處理方式可以增加 DLC涂層與基材之間的接觸面積,提高結(jié)合力。同時(shí),機(jī)械處理還可以去除表面的氧化物和雜質(zhì)減少涂層的缺陷,進(jìn)一步提高結(jié)合力。

    2.化學(xué)處理

    化學(xué)處理是利用化學(xué)方法對(duì)基材表面進(jìn)行處理,以改善其表面化學(xué)性質(zhì)。常見的化學(xué)處理方法包括酸洗、堿洗等。這些處理能夠清除表面的氧化物和污染物,增加表面的活性,有利于 DLC涂層的附著和結(jié)合力的提高。

    3.熱處理

    熱處理是通過加熱基材,改變其晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分,從而影響DLC 涂層的結(jié)合力。熱處理可以使基材表面形成一層致密的氧化物膜,提供更好的結(jié)合界面。此外,熱處理還可以減少涂層與基材之間的殘余應(yīng)力,降低涂層剝離的風(fēng)險(xiǎn),提高結(jié)合力。

    4.離子注入

    離子注入是將離子注入基材表面,改變其表面化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)從而提高 DLC 涂層的結(jié)合力。離子注入可以增加表面的活性位點(diǎn)提供更多的結(jié)合點(diǎn),增強(qiáng)涂層與基材的結(jié)合力。此外,離子注入還可以改善基材表面的機(jī)械性能,提高涂層的附著力。

    5、酸蝕法除鈷

    通過酸與Co發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)除去基底表面的鈷。酸的種類、濃度、溫度、刻蝕時(shí)間對(duì)沉積DLC膜的結(jié)合力都有重要的影響。單純用酸處理硬質(zhì)合金基底表面不僅可以除鈷,并且會(huì)在基底表面形成許多孔隙,會(huì)降低類金剛石膜的粘附性能。采用兩步法,先用Murakami溶液浸蝕WC相,后用Caro'sacid (H2SO4+H2O2)除鈷,增加了基底的表面粗糙度,有利于類金剛石的成核,類金剛石膜與基底的結(jié)合力大大提高。

    6、添加過渡層

    在沉積DLC涂層之前,在硬質(zhì)合金基底上沉積一層或多層過渡層,不僅可以抑制鈷的擴(kuò)散,促進(jìn)DLC膜的生長(zhǎng),而且可以減緩膜基界面的應(yīng)力突變,提高膜基結(jié)合力。常用的過渡層有SiTiNTiC/TiCrC/CrCrN等。

    7、表面噴砂處理

    硬質(zhì)合金基體經(jīng)320目白剛玉砂粒噴砂處理后,膜基結(jié)合力可達(dá)60N,比未噴砂處理時(shí)結(jié)合力提高了一倍。其主要原因有:

    1)經(jīng)噴砂處理后的基底表面接觸角變小,成核熱力勢(shì)壘能也隨之減小,熱力勢(shì)壘能的減小有利于PVD過程中離子團(tuán)簇的生長(zhǎng)和形核。

    2)表面附著強(qiáng)度較低的WC相被去除,且表面粗糙度增加,有利于成核和增加膜基結(jié)合力。

    3)經(jīng)噴砂處理后的硬質(zhì)合金基底上沉積的DLC的內(nèi)應(yīng)力減小。

    噴砂處理,是一種工件表面處理的工藝。采用壓縮空氣為動(dòng)力,以形成高速噴射束將噴料高速噴射到需處理工件表面,使工件表面的外表或形狀發(fā)生變化。由于磨料對(duì)工件表面的沖擊和切削作用,使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度,使工件表面的機(jī)械性能得到改善,因此提高了工件的抗疲勞性,增加了它和涂層之間的附著力,延長(zhǎng)了涂膜的耐久性。

    8、摻雜金屬元素

    對(duì)DLC涂層進(jìn)行金屬摻雜(鎢,鈦,銀,鉻等)能降低涂層的內(nèi)應(yīng)力,提高膜基結(jié)合力。

    DLC涂層作為一種優(yōu)秀的表面處理技術(shù),在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。而DLC涂層的結(jié)合力是影響其使用壽命和性能的重要因素。通過合適的表面處理技術(shù),如機(jī)械處理、化學(xué)處理、熱處理和離子注入,能夠有效提高 DLC 涂層的結(jié)合力。這些表面處理技術(shù)能夠改善基材表面的物理和化學(xué)性質(zhì),增加涂層與基材之間的結(jié)合面積和結(jié)合點(diǎn),減少涂層的缺陷和剝離風(fēng)險(xiǎn),從而提高 DLC 涂層的結(jié)合力和使用壽命。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的表面處理技術(shù),以達(dá)到最佳的結(jié)合效果。

    【責(zé)任編輯】小編

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