1、绪论
类金刚石，英文为Diamond-likeCarbon，简称DLC，它是一类功用独特相像于金刚石的非晶碳膜。它具备和金刚石彷佛的功用，如高硬度、低争持系数、高弹性模量、高电阻率、卓越的声学功用、高的红外透过率等。因而是一种独特有前程的材料。年Aisenberg和Chabot首先报导了在常温下获患了一种物理化学功用独特靠近或相像金刚石的硬制碳膜，由X光衍射揣度出这类硬质碳膜存在着晶格布局相像于金刚石的微晶区，他们称它为类金刚石（DLC）膜。理论上，在天然形态下碳存在着两种晶态单质，一种是四周体SP3键的金刚石晶体布局，另一种是层状布局SP2键的石墨晶体。而类金刚石便是含有SP3和SP2两种键搀杂的非晶碳材料。跟着研讨的深入，人们觉察不单类金刚石具备独特优良的各样功用，况且能够经过暂时占有的各样物理气相堆积办法得到，包罗磁控溅射、电弧离子镀、磁过滤阴极电弧镀、离子束堆积、离子束坚固堆积、离子源堆积、激光堆积等办法。类金刚石膜和金刚石膜比拟，具备制备办法多、面积大、成本低、运用面广等上风。因而类金刚石膜已开端得到宽广的运用，如运用于器械、模具、刮胡刀片、手术刀、汽车零部件（活塞、活塞销、柱塞、门锁等）、滑动行动部件（轴承、齿轮）、硬盘、磁盘庇护膜、声学部件（高音喇叭振膜）、光学部件（减反射膜、红外透过膜、玻璃、塑料晶莹庇护膜）、医学部件（心脏瓣膜、关节部件）、电子部件（绝缘电阻、平板发射器）等等。本文紧要综述类金刚石膜的呆板功用和在工模具上的运用。
2、类金刚石膜的呆板功用
2.1硬度
类金刚石膜的硬度变动范畴较大，从Hv到HV。紧要原由是由于类金刚石膜是由SP3和SP2键搀和组成的非晶碳膜，寻常来讲SP3键的含量决议了膜的硬度，SP3键含量越高，膜的硬度也越高。同时由于有的类金刚石中还含有其余元素，如H、F、Ti、W等，这些元素的含量也影响膜的硬度。制备办法不同，所得到的类金刚石膜的硬度不同也较大。咱们采纳等离子坚固的化学气相堆积（PCVD）办法得到的晶莹类金刚石膜的硬度在HV左右，采纳离子源和磁控溅射相贯串的手艺得到的掺Ti的类金刚石膜，其硬度在HV左右，而采纳电弧离子镀手艺制备的类金刚石膜，其硬度可达HV以上。暂时采纳磁过滤的阴极电弧镀手艺得到的无H的类金刚石膜，其硬度最大，可达HV左右。类金刚石膜较宽的硬度范畴使得其运用的适应性较强，你能够依照运用的请求，抉择所须要的硬度范畴。
2.2争持系数
DLC膜具备优良的耐磨性，低的争持系数，寻常低于0.2，因而是一种优良的表面抗磨损的表面加强薄膜。DLC的争持系数随制备工艺的不同和膜中成份的变动而变动，其争持系数最低可达0.。搀杂金属元素或许升高其争持系数，但列入H能升高光滑效用，处境也对争持系数有肯定的影响。但总的来讲，DLC膜和保守的硬质薄膜，如TiN、TiCN、TiAlN等比拟，在争持系数方面具备显然上风，这些保守涂层的争持系数都大于0.4。因而DLC有或许在很多争持学范畴代替这些涂层。DLC膜低的磨损率来自于它低的争持系数和接壤层的低剪切应力。咱们采纳离子源和磁控溅射复合手艺制备的搀杂Ti的DLC的争持系数，大致为0.16左右。
2.3表面形态
DLC膜表面寻常对照光洁，对基材的表面光洁度没有太大的影响，但跟着膜厚的增添，表面光洁度会下落。不同的工艺所得到的DLC膜的光洁度是不同的。寻常采纳磁过滤阴极电弧镀手艺、磁控溅射手艺、离子源手艺、PCVD手艺所制备的DLC膜表面很光洁，采纳电弧离子镀手艺制备的DLC膜，由于存在大的碳颗粒而升高了表面光洁度。咱们采纳不同的手艺制备的DLC膜，表面光洁度依旧存在较大的不同，离子源手艺显然优于电弧离子镀手艺。
2.4贯串强度
任何膜层和基材都存在贯串强度的题目，同时贯串强度是一个独特繁杂的题目，受很多要素的影响。寻常来讲，DLC膜与基材的贯串强度较差，这主如果由于DLC含有较高的热应力和本征应力形成的。因而很少见在基材上直接堆积DLC膜的。寻常都采纳过渡层手艺或搀杂金属的法子来升高DLC膜与基材的贯串强度。暂时贯串强度的题目已得到处分，已完万能满意理论的请求。咱们曾打算了Ti/TiN/TiCN/DLC云云的过渡层，已大大升高了膜/基贯串强度。暂时咱们已能制备整体厚度达5!m的DLC膜层。
2.5热稳固性
由于DLC属亚稳态的材料，因而其热稳固性较差，寻常在℃开端向石墨变动，这大大束缚了DLC膜的运用。为此，人们开展了洪量的研讨劳动，试图升高它的热稳固性。经过洪量研讨，人们觉察搀杂其余元素的法子能够升高其热稳固性。有实践讲明：搀杂Si能够显然改正DLC膜的热稳固性，含20%Si的DLC膜在℃时才涌现SP3向SP2的变化。一样搀杂金属W、Ti也可升高DLC膜的热稳固性。
2.6表面抗粘结性
DLC膜有很好的抗粘结性，独特是对有色金属、如铜、铝、锌等，对塑料、橡胶、陶瓷等也有抗粘结性。
2.7杨氏模量
DLC膜具备较高的杨氏模量，纵使显然低于金刚石的杨氏模量（Gpa），但高于寻常金属和陶瓷的杨氏模量。由于制备手艺的不同和搀杂元素含量的不同，其杨氏模量的变动范畴较大。
2.8耐腐化性
纯DLC膜具备优良的耐蚀性，各样酸、碱乃至王水都很难腐蚀它。但搀杂有其余元素的DLC膜的耐蚀性有所下落，这是由于搀杂的元素首先被腐蚀，进而摧残了膜的延续性。纵使DLC具备极好的耐蚀性，但它做为耐蚀涂层还存在一些题目，主如果由于膜层较薄，膜层中细微的针孔或许是贯通的，进而使腐化介质经过这些针孔到达基材而将其腐化。
总之，经过上述DLC膜功用的描画，咱们相信DLC膜是一种工模具表面加强的优良涂层材料。
3、DLC膜在工模具上的运用
3.1钻头、铣刀
DLC膜能够运用钻头和铣刀上，独特是搀杂金属的DLC膜，它不单具备高的硬度，还具备低的争持系数、抗有色金属粘结。荷兰的Hauzer公司制备的TiAlN+W-C:H涂层（顶层为搀杂W的DLC），在铣削钢材时，其功用显然优于单层的TiAlN。铣刀寿命长、工件温度升高、粗陋度升高。在加工铝合金和铜合金时，具备刀具寿命长、抗金属粘结、增添光洁度的成就。
3.2光盘模具
光盘模具是临盆CD、CDR的急迫器械，为了淘汰它与母盘（镍盘）的争持，指望光盘模具表面平滑且争持系数小，昔日采纳TiN涂层，但由于TiN涂层的争持系数较高，约0.6左右，因而，光盘模具的行使寿命依然不高。暂时日本、新加坡采纳DLC涂层，大大升高了光盘模具的寿命和盘片的品质。咱们制备的DLC涂层也开端运用于该范畴，并取患了胜利。图1为我院制备的DLC涂层光盘模具，其寿命已到达可开启万次。
3.3冲模
由于DLC膜与有色金属、塑料等材料不易粘着，因而，在有色金属冲孔、翻边、裁断等方面有上风，不易形成毛刺、划痕等，可用于各样凸模、裁断刀等。如印刷用PS板的裁断、铝合金板翻边等。图2是我院制备的DLC膜加强的空调器翻边凸模，其寿命已拉长了3倍以上，冲数达万次以上。
3.4陶瓷粉末成型模具
陶瓷模具是将各样陶瓷粉末与粘合剂一起通太高压成型，镀有DLC膜的模具可避免陶瓷粉末的粘结、硬质合金中钴的零落，进而保证模具成型面的镜面成就，同时拉长行使寿命。
3.5塑胶成型模具
对ABS、PA、PE、PS、PVC、PET等塑胶射出成型动模、镶件等举行DLC责罚，可升高脱模性、耐磨性等。
3.6引线框曲折模具
在锡焊半导体引线框曲折加工方面，存在模具明净周期长等题目，采纳DLC膜责罚模具后，使模具上的固结物易于洗濯，进而使明净周期收缩，有报导称变成原本的1/4，同时升高了临盆成本。
3.7玻璃镜片成型模具
将DLC膜堆积在玻璃模具上，可做为避免熔融玻璃在模具上熔结的脱模剂，进而拉长模具行使寿命、升高玻片品质。
3.8镁合金加工模具
基于轻量化以及轮回经济的思虑，镁合金由于具备这两个特色而遭到喜爱，其用量日趋增添，在家用电器、条记本电脑外壳、汽车部件等上得到运用。对镁合金板材温轧深加工模具举行DLC镀膜，纵使在无光滑、低光滑的前提下，也可避免镁合金的粘着。是DLC膜从此运用开垦的方位。
4、竣事语
总之，由于DLC膜及其改性的DLC膜具备很多独特优良的功用，在工模具范畴有着宏大的运用前程，暂时已在发财国度，如日本、德国、美国、新加坡等国度得到较为宽广的运用。在我国纵使其运用才适才开端，但由于华夏已成为全国建立业急迫基地，其工模具的行使量在不停张大，对证量的请求也在不停升高。因而，DLC膜的运用在我国势必得到更宽广的运用。天然，为了推行DLC膜的运用，还必需处分如下题目：
①进一步升高DLC膜的耐温功用；
②进一步升高其临盆成本；
③依照须要，可灵验遏制DLC膜的功用；④加大DLC膜的传播力度。
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