Galbūt matėte jį ant aukščiausios klasės -laikrodžio korpuso, naudojote ant automobilio variklio stūmoklinių kaiščių arba netgi pramušėte jį ant aliuminio lydinių pjaustymo frezavimo. Jis yra visiškai juodas, švelnus, tačiau stebėtinai kietas.
Kas tiksliai yra DLC? Kadangi jie abu yra juodi, kuo skiriasi versijos su vandenilio{0}} ir be vandenilio{1}}? Kodėl jo trinties koeficientas stebuklingai pasikeičia keičiantis aplinkai?
Pirma, kas yra DLC? Anglies „šizofrenija“.
DLC reiškia Diamond{0}}Like Carbon. Vertimas nesudėtingas: anglis kaip deimantas.
Kodėl jis apibūdinamas kaip „kaip“ deimantas, o ne deimantas?
Kadangi anglis yra „dvipusis“{0}}elementas.
Kai anglies atomai yra sandariai sujungti (sp3 ryšiai), tai yra deimantas, kiečiausia medžiaga gamtoje.
Kai anglies atomai yra laisvai sukrauti (sp2 ryšiai), tai yra grafitas, kuris yra minkštas ir slidus.
DLC dangos įdomios yra jų amorfinė struktūra. Jie neturi fiksuotos kristalinės formos; Vietoj to, jie yra „hodgepodge“{1}}, kuriame yra ir kietųjų deimantų jungčių (sp3), ir slidžių grafito jungčių (sp2).
Trumpai tariant: DLC priverstinai sujungia deimanto „kietumą“ su grafito „slidumu“. Kuo didesnis sp3 kiekis, tuo jis kietesnis; kuo didesnis sp2 kiekis, tuo mažesnis trinties koeficientas.
Du, DLC šeima: kiek rūšių yra?
Nors jie visi atrodo juodi, ekspertai išskiria DLC į skirtingas klases. Šiuo metu labiausiai paplitusi klasifikacija pramonėje daugiausia orientuota į tai, ar juose yra vandenilio, ar ne.
1. Vandenilio -turintis DLC (a-C:H) – klasikinis universalus
Šiuo metu tai yra labiausiai paplitęs DLC tipas rinkoje. Paprastai jis gaminamas naudojant CVD (cheminį nusodinimą iš garų) arba magnetrono purškimą angliavandenilių dujomis (pvz., acetilenu arba metanu).
Charakteristikos: Vidutinis kietumas (1000–2500 HV), labai mažas trinties koeficientas ir geras kietumas.
Trūkumai: Dėl vandenilio atomų jis turi prastą atsparumą temperatūrai. Esant aukštesnei nei 300–400 laipsnių temperatūrai, vandenilio atomai pabėgs, todėl danga grafituosis ir net suges.
Naudojimas: automobilių dalys, guoliai ir bendrosios dekoratyvinės dangos.
2. DLC be vandenilio-(ta-C) – tikras „kietas riešutėlis“
Ši danga paprastai paruošiama naudojant filtruotą lankinį suvirinimą (FCVA) arba HiPIMS technologiją, visiškai pasikliaujant anglies taikinio bombardavimu, neįleidžiant angliavandenilių dujų.
Charakteristikos: Itin didelis sp3 jungties kiekis (net viršija 80%), neįtikėtinai didelis kietumas (3000-8000 HV, artėja prie natūralaus deimanto). Itin lygus paviršius (jei pagamintas naudojant FCVA).
Trūkumai: Itin didelis vidinis įtempis; plėvelės sluoksnis yra tarsi kietai ištempta spyruoklė, o per stora ji yra linkusi savaime lūžti (lupusi). Paprastai reikalingas sudėtingas pereinamojo sluoksnio dizainas.
Taikymas: spalvotųjų metalų pjovimo įrankiai- (pvz., aliuminio pjovimas, vario pjovimas, apsauga nuo įrankių prilipimo), stūmoklių žiedai, apsauginiai kietojo disko sluoksniai.
3. Metalo-Doped DLC (Me-DLC) – protingas maišytuvas
Siekdami sumažinti vidinį įtempimą arba padidinti kietumą, į DLC įtraukiame metalų, tokių kaip volframas (W) ir titanas (Ti).
W-DLC (volframo karbidas): tipiška nuovargį apsauganti- danga. Nors kietumas mažėja, kietumas ir sukibimas didėja. Jis dažnai naudojamas ant krumpliaračių ir yra vienas iš kietesnių „minkštų dangų“, apie kurias dažnai kalbame.
Trečia, trinties koeficiento „aplinkos paradoksas“: sausas ar šlapias?
Tai yra svarbiausias šio straipsnio punktas, taip pat kur daugelis pradedančiųjų vartotojų lengvai suklumpa.
Visi žino, kad DLC trinties koeficientas yra žemas (0,1 ar net mažesnis), tačiau DLC tepimo mechanizmas yra itin jautrus aplinkos drėgmei!
Tai prieštaringas reiškinys. Prisiminkite šį palyginimą:
1. Atmosferinėje aplinkoje (esant drėgmei, pvz., ore):
Vandenilio -turintis DLC (a-C:H): veikia stabiliai su mažu trinties koeficientu.
DLC be vandenilio- (ta-C): veikia ypač gerai. Vandens molekulės adsorbuojasi ant ta-C paviršiaus, pasyvuodamos kabančiuosius anglies atomų ryšius ir sudarydamos labai ploną fiziškai adsorbuotą vandens plėvelę. Šiuo atveju trinties koeficientas gali būti net 0,05.
2. Vakuuminėje aplinkoje arba ypač sausose dujose (pvz., erdvėje arba aukšto -grynumo azoto apsauga):
Vandenilio{0}}turintis DLC (a-C:H): nuostabu! Vakuume vandenilio atomai migruoja iš dangos vidaus į paviršių, veikdami kaip savaiminis-tepalas, sumažindami trinties koeficientą iki mažesnio nei 0,01 (super{4}}tepama būsena).
DLC be vandenilio- (ta-C): nelaimė! Trūkstant vandens molekulių ir deguonies, nutrūkę anglies ryšiai (kabantys ryšiai) ant ta-C paviršiaus veikia kaip maži kabliukai, todėl jie labai jautrūs klijų dilimui. Trinties koeficientas gali pakilti iki 0,5 ar net daugiau, o tai gali sukelti visišką priepuolį.
Taikymas
Jei dirbate su vakuuminio siurblio komponentais arba erdvėlaivio mechanizmais, niekada nenaudokite be vandenilio-ta{1}}C; Vandenilio -turintis DLC yra karalius.
Jei gaminate pjovimo įrankius pjovimo skysčio aplinkoje arba formuojate drėgname ore, jus nustebins atsparumas dilimui ir maža vandenilio -ta-C trintis.
Ketvirta, santrauka: kaip pasirinkti tinkamą DLC?
DLC yra ne viena danga, o dangų šeima.
Consider hardness requirements: For cutting aluminum alloys and graphite electrodes, extremely high hardness and wear resistance are required ->Pasirinkite -be vandenilio ta-C.
Consider temperature requirements: For operating environments exceeding 350℃ ->Atsargiai naudokite vandenilio{0}}su DLC; apsvarstykite serijas, kuriose nėra silicio-arba vandenilio.
Consider environmental conditions: Vacuum environment -> Hydrogen-containing DLC is a must; Atmospheric environment ->Abu yra priimtini, bet ta{0}}C yra atsparesnis-dėvėjimuisi.
Apsvarstykite spalvą: nors abi yra juodos, ta-C paprastai yra blizgus juodas (dėl aukšto paviršiaus apdailos), o įprastas magnetroninis vandenilis-, kuriame yra DLC, gali būti pilkšvai-juoda arba matinė juoda.
PVD technologijoje nėra geriausios dangos, tik pati „teisingiausia“ danga. Suprasdami aplinkos poveikį trinties koeficientui, galėsite geriau suprasti DLC nei 80% jūsų kolegų.
