DLC涂層提高工件表面性能

　　依托涂層技術(shù)可以使機加工后的產(chǎn)品零部件獲得更好的表面機械性能瓦胎，從而彌補材料本身所不具有的某些特性厚遗。豪澤公司在DLC涂層領(lǐng)域的不斷研究正在為我們提供越來越好的解決方案。

豪澤(Hauzer)技術(shù)涂層公司

　　近年來敦间，DLC涂層在工業(yè)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的技術(shù)應(yīng)用，尤其是自九十年代中期以來束铭，作為汽車零部件保護性涂層得到快速發(fā)展。在柴油機領(lǐng)域厢绝，由博世公司開發(fā)的共軌式燃油噴射系統(tǒng)成為了推動DLC涂層發(fā)展的動力契沫。

　　DLC涂層具有獨特的高硬度和低摩擦系數(shù)，并且具有極強地抗與金屬材料粘結(jié)的性能昔汉。因此懈万，這種涂層技術(shù)成為汽車行業(yè)應(yīng)用的理想選擇。

　　實際上靶病，DLC涂層是指一個涂層種類会通，如表1所示，其包含有許多不同的涂層組分和生產(chǎn)工藝娄周。

涂層	名稱	顯微硬度（HV）	典型厚度（μm）	摩擦系數(shù) (干)	生產(chǎn)工藝
Cr+W-C:H	Endurance	1200～2000	1～5	0.1～0.2	PVD
Cr+W-C:H+DLC	Endurance+	2000～3500	1～3	0.05～0.15	PVD PA-CVD
Cr+W-C:H+DLC	Endurance ta-C	4000～7000	1～3	0.05～0.15	ARC
Cr+W-C:H+DLC	Endurance-S	2000～4000	1～3	0.05～0.15	PVD

表1 豪澤生產(chǎn)的不同DLC涂層及性能參數(shù)

熱敏性鋼涂層

　　在DLC涂層的眾多種類中涕侈，有一種較為常見的Me-DLC涂層，長久以來在工業(yè)領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用煤辨。

　　Me-DLC涂層具有有很低的內(nèi)應(yīng)力裳涛，因此，該種涂層具有很好的涂層結(jié)合力侥锨。Me-DLC涂層中可以加入多種元素念焙，如如Ti、Nb扇殃、Ta和B等鲤境，但目前最常用的方法是加入鎢元素（W），形成W-DLC（也可以是W-C:H或者a-C:H:W）投戴。因為與其他元素相比丛疲，W-DLC涂層具有相對較低的摩擦系數(shù)（通常在0.1～0.2，干式）蚪录，從而具有很好地耐磨損性能呜款，以及良好的耐滾動接觸疲勞性能耸壮。豪澤公司生產(chǎn)的此類Endurance涂層典型的沉積溫度低于160℃，可以在不軟化熱敏性鋼（如100Cr6）的前提下完成涂層剩症。目前笑驶，Endurance涂層一個典型的應(yīng)用是涂層高規(guī)格滾柱軸承。

含氫DLC涂層

　　DLC類涂層當中最普遍的是通過各種PA-CVD（等離子輔助CVD胞饭，通過射頻嫌变、微波或其他等離子激活方式）制備的含氫類DLC。含氫類DLC涂層具有相對高的顯微硬度（一般在2000～3000HV）和極低的摩擦系數(shù)（0.05～0.15躬它，干式）腾啥。通過PA-CVD方法制備的含氫DLC涂層表面粗糙度非常低。最近冯吓，它們已經(jīng)成為汽車引擎零部件倘待，如梃桿、活塞桿和各種柴油噴射系統(tǒng)零部件涂層的工業(yè)標準组贺。

無氫類DLC涂層

　　最近凸舵，另一類DLC涂層，ta-C涂層正在越來越引起人們的興趣失尖。因為此類涂層具有非常高的硬度及其帶來的非常好的耐摩擦性能啊奄。另外，無氫類ta-C涂層結(jié)合某些潤滑劑能夠顯著減少摩擦掀潮，例如在尼桑汽車的發(fā)動機氣閥機構(gòu)上就有此類技術(shù)的應(yīng)用菇夸。此類DLC涂層一般通過石墨靶的電弧蒸發(fā)來獲得。涂層的特點是非常高的硬度值仪吧，一般在4000～7000HV泻漏，并且?guī)缀醪缓瑲洹Ｋ猿０汛祟愅繉咏凶鰺o氫類DLC涂層悄锈。在ta-C類DLC涂層中拒牡，碳原子以類似水晶體4晶點結(jié)構(gòu)（四面體）為主體。

ta-C涂層的制備

　　在不斷的發(fā)展中菌渐，豪澤公司開發(fā)ta-C類DLC涂層并將其應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域随去。目前，除了采用激光電弧技術(shù)以外暖娃，還可以采用其他方法制備ta-C類 DLC涂層扔泵。

1.直流電弧工藝蒸發(fā)石墨靶源

　　豪澤公司經(jīng)過多年的研發(fā)，目前使用傳統(tǒng)的直流電弧工藝來蒸發(fā)石墨靶源制取ta-C類DLC涂層（圖2）的工藝方法已經(jīng)在最后的優(yōu)化階段力浅，預(yù)計在不遠的將來將實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用闭厕。此工藝應(yīng)用的投資成本很低，但是與激光電弧工藝相比，此工藝的驅(qū)弧過程很難實現(xiàn)多吁，并導(dǎo)致由此引起的涂層表面粗糙問題尼可。

2.磁控濺射石墨靶源

　　制備DLC涂層的另一種工藝方法是磁控濺射石墨靶源，由此獲得的涂層如表1中所示的Endurance-S涂層系列将鸵。在現(xiàn)實環(huán)境下這種涂層在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到了成功地應(yīng)用勉盅，并且獲得很好的效果。通過此工藝沉積的DLC涂層較硬顶掉，通巢菽龋可達2000～4000HV，具有非常低的表面粗糙度痒筒，并且可以實現(xiàn)無氫類DLC涂層的沉積宰闰。

結(jié)語

　　可以說DLC涂層發(fā)展的很快，DLC涂層優(yōu)良的涂層性能使其得以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并得到廣泛的應(yīng)用簿透。這些發(fā)展激發(fā)了許多科研院所和公司投資進一步的研究并帶動了整個產(chǎn)業(yè)向?qū)磉~進了一步移袍。Fraunhofer學院和豪澤技術(shù)涂層視其為己任，將為DLC涂層的發(fā)展貢獻力量萎战。

圖2 石墨蒸發(fā)用圓形直流電弧陰極

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涂層柴油加工機械

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