1、硬度及彈性模量。
類金剛石塗(tú)層(DLC),是一(yī)種四麵非晶體碳,其sp3鍵含量為(wéi)80%~90%,sp³與sp²鍵的比值較高,膜層內的成分對膜層的硬度有一定的影響, Si、N的摻入可以提高DLC膜的硬度。DLC膜具有較高(gāo)的彈性模量,雖低於金剛石(shí)(110GPa),但明顯高於一般(bān)金屬和(hé)陶瓷的彈性模量。
2、內應力和結合強度。
薄(báo)膜的內應(yīng)力(lì)和結合強度(dù)是決定薄膜的穩定性和使用壽命,影響薄(báo)膜性能的兩個重要因素,內應力高和結(jié)合強度低的DLC膜容易(yì)在應用中產生裂紋、褶皺,甚至脫落,所以製備(bèi)的DLC膜最好具有適中的壓應力和較高的結合強度。大部分研究表明,直接在(zài)基(jī)體上沉積的DLC膜的膜基結合(hé)強度一般比較低,通過采(cǎi)用Ti\TiN\TiCN\TiC中間梯度過渡(dù)層的方法提高DLC膜與基體的結合強度,在模具鋼上沉(chén)積DLC膜的(de)結合強度達44N-74N,製備的膜導總(zǒng)體厚度可達5um。
3、摩擦性能
DLC膜不僅具有優異的耐磨性,而且(qiě)具有很低的摩擦(cā)係(xì)數,一般(bān)低於(yú)0.05,是一種優異的表麵抗磨損改性膜。DLC膜與傳統(tǒng)的硬質薄(báo)膜相比,在摩擦係數(shù)方麵具有明顯優勢,這些傳統硬質薄膜的摩擦係數都(dōu)在0.4以上。因此,DLC膜有可(kě)能在(zài)許多摩擦學領域替代這些傳統硬膜(mó)。製備(bèi)的摻金屬DLC膜具有良好的抗摩擦磨(mó)損性能及低(dī)達0.13-0.15的摩擦係(xì)數。
像微型機械驅動器具有運動的部(bù)分,如微型發動機、齒輪、軸承,在運行過程中會經曆表麵的緊密接合。在微尺度下,粘性剪(jiǎn)切力特別高(gāo),所以液態潤滑劑不再是降低摩擦的(de)有效(xiào)途(tú)徑。以Si為(wéi)基礎的微型電動機、微型發動機僅能(néng)正常運(yùn)行幾分鍾接著就會因為摩擦而導致崩潰(kuì)。DLC塗層擁(yōng)有很低的摩擦(cā)係數並且磨(mó)耗率(每(měi)單位滑動距離的磨耗量)也很低,使它們成為MEMS設備理想的固態(tài)潤滑劑(jì)。實驗(yàn)階段的線性電動機,滑動件表麵覆蓋了5~15nm厚的DLC層,延長了部件的使用壽命(mìng)至(15~80)×106個周期。盡管大多數的MEMS馬達並不(bú)應(yīng)用於腐蝕(shí)性的空氣環境中,但它們(men)還是會通過物理吸附作用來接觸到外界腐(fǔ)蝕環境,這個過程(chéng)則會使材料的摩擦耐磨性能產生相當大的波動。四麵體非晶碳(tàn)膜(mó)(ta-C)在這方麵的表現比含氫非晶碳膜(a-C:H)優越,它們的摩擦係數在真空及幹(gàn)燥環境下較高,但卻在相當的範圍內表現得很穩定,即使在濕度增加的環境中也沒有顯著(zhe)增加。
4、耐腐蝕性
純DLC膜具有優異的耐蝕性,各類酸、堿甚至王水都很難(nán)侵蝕它。但摻雜有其(qí)他元素的DLC膜(mó)的耐蝕性有所下降,這是由於摻雜的元(yuán)素首先被侵蝕,從而破壞了膜的連續性(xìng)所致。
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