类金刚石碳涂层涂料系列随时可以应对最苛刻的高磨损应用挑战莎黛

类金刚石碳涂层 涂料系列随时可以应对最苛刻的高磨损应用挑战

在耐磨薄膜领域中，类金刚石碳涂层已成为要求苛刻的物理应用的理想解决方案，这些物理应用要求组件承受高负载或承受极高的摩擦，磨损以及与其他零件的接触。在这些类型的环境中，只有DLC涂层的高硬度以及相应的低摩擦系数，才可以防止零件出现点蚀，磨损，卡住甚至最终在现场失效。

DLC涂层的广泛应用包括性能卓越的汽车和赛车，以及风力涡轮机的轴承和行星齿轮；用于食品加工的不锈钢切割刀片和活塞泵；以及灌装和装瓶操作中的滑动组件涂层也是一种行之有效的技术，可用于升级液压驱动器，燃油喷射系统，机械密封，泵和阀门中的关键旋转部件。

对于许多人来说，DLC涂层是氢化非晶碳涂层，但这是一个误解。DLC系列中的涂层可以根据氢含量，其他金属和非金属掺杂元素的选择，子层的存在以及沉积和键合方法的选择进行高度设计。

总之，可以精确地控制这些因素，以创建范围广泛的薄涂层DLC涂层，其硬度为8 – 80 GPa或更高。另外，还可以控制所需的摩擦系数，表面光洁度甚至施加温度。

由于该类别中可能存在广泛的可定制属性，因此从设计过程的最早步骤开始，DLC涂层就可以在组件工程中发挥重要作用。

Oerlikon Balzers的Florian Rovere博士说：“涂层是具有高度工程设计性能的复杂设计元素，该公司为北美和世界各地的零件生产专用DLC涂层。可以非常专门地定制属性，以满足不同操作条件下的性能要求。因此，涂层不应是事后设计，而应成为组件最初如何充分利用可能性以实现最大系统性能的关键要素。”

欧瑞康类金刚石碳涂层氢化非晶碳涂层

最广为人知的DLC涂层类型是氢化无定形碳，通常是通过等离子体辅助化学气相沉积进行涂覆的。这种沉积方法通过等离子体激发和电离引起化学反应，从而产生大约15-30 GPa的涂层硬度，这在DLC系列的下端。

但是，氢化非晶碳涂层可以通过掺杂进一步处理，这是添加化学元素以改变性能的过程。

硅，氧或金属都可以用作掺杂元素以达到不同的结果。

当配对或滑动零件需要较低的摩擦系数，或有助于从型腔或模具中释放物品时，硅掺杂可能是合适的方法。这将形成aC：H：Si涂层，涂层硬度为15-20 GPa。使用硅和氧掺杂，还可以实现高电阻率和化学惰性。

这种DLC涂层的应用包括承受滑动耐磨性的组件或需要表面具有较高润滑性的组件。硅掺杂的DLC涂层通常应用于塑料注射模和顶针，吹塑零件以及半导体晶圆处理设备。欧瑞康巴尔查斯的所有DLC涂层均具有生物相容性和食品安全性，是医疗器械和食品加工的理想解决方案。

“我们的一位食品加工客户改变了他们生产的饼干的配方，以使它们对消费者更健康，” Rovere解释说。“他们使用aC：H DLC涂层来使冲头和冲模更加耐磨，但是在改变配方并造成一些问题之后，它开始更加粘连。我们能够通过另一种选择BALINIT DYLYN解决该问题，BALINIT DYLYN是一种掺有硅和氧的DLC涂层。

还有其他涂层体系结构。掺入钨后，会产生更具延展性的碳化钨碳涂层，非常适合齿轮应用，承受高表面压力且可能会磨合零件的球轴承和动力传动系统需要。另一方面，如果需要更硬的表面，Rovere说可以用铬代替钨。

无氢DLC涂层

氢化DLC涂料的替代品是无氢基涂料系列，可提供更高的硬度以及非常低的摩擦系数。

这些涂料可在最苛刻的环境中使用，包括用于车辆和发动机与气门机构的高摩擦，磨损和接触区域的高性能车辆。该涂层可用于燃料喷射系统，凸轮轴，活塞销，气门，挺杆和手指从动件上，在这些地方接触压力和滑动速度较高。除车辆外，该涂料还是液压泵零件，机械密封件和高压阀部件的理想选择。

大多数无氢涂料是使用物理气相沉积的方法通过电弧蒸发来施加的，该方法会产生四面体无定形碳或ta-C。与aC：H替代品相比，具有高含量的四面体键，可获得更高的耐磨性。

ta-C涂层的典型硬度高达60 GPa，是长期承受极端操作力的组件的极佳选择，包括轴和密封件必须在摩擦会导致其过热和摩擦的摩擦环境中工作。失败。

欧瑞康类金刚石碳涂层从历史上看，无氢涂料尤其是ta-C沉积所面临的挑战是，施涂过程中会产生小液滴，这些液滴会导致较粗糙的表面光洁度。结果，涂料制造商必须完成二次抛光工艺以使表面光滑。由于其硬度，这是一个耗时且昂贵的过程，需要专用设备。

为了解决这个问题，使用过滤阴极电弧沉积方法生产了一些无氢DLC，其中电磁过滤器去除了大多数液滴。尽管这会产生更光滑的表面，但仍然经常需要进行第二步抛光，并且对于相同的涂层厚度，处理时间会更长。

当需要更平滑的表面时，可以使用由欧瑞康巴尔查斯开发的专有可扩展脉冲功率等离子体技术来涂覆无氢DLC涂层。

S3p是一种独特的高功率脉冲磁控溅射技术，可以将电弧蒸发和溅射方法的优点结合在一起。非常密集的等离子体产生具有高附着力的硬质涂层。同时，由于溅射过程的特性，它可以形成光滑的涂层，在这种涂层中，原子从靶材或源材料中喷出。

该涂层是在相对较低的温度下施加的，远低于200摄氏度，而其他DLC涂层则高达350摄氏度，这使其可以应用到更广泛的材料面板上，从而有效地粘合到铝和钢基材上。

使用S3p工艺BALIQ CARBOS涂覆的无氢DLC涂层包括摩擦学应用，高端装饰部件，医疗器械和其他小型精密工具。

规模最大的是通过CVD工艺在微晶和纳米晶选项中施加的金刚石涂层，其额定值为80-100 GPa。这种涂层主要用于高度专业化的工具，用于切割高要求的材料，例如碳增强纤维材料，并且不再提供低摩擦的好处。

涂层作为设计元素

考虑到DLC涂层涉及的变量数量众多，Rovere表示，OEM必须更好地理解选择范围非常重要，以便他们可以在考虑经济性的同时为应用选择理想的解决方案。

Rovere说：“涂层实际上是经过设计以实现特定特性的层的体系结构。” “涂层是逐层构建的，着重于粘合，硬度和表面。通过修改每种材料的特性，我们可以在DLC涂料系列中创建非常广泛的表面解决方案。”

“通过将零件涂上DLC涂层，不仅表面硬度和耐用性得到了提高，而且即使有必要，根本零件的失效可能性也很小，” Rovere补充道。“结果，即使在摩擦，磨损和接触压力高的最苛刻环境中，维护和意外停机时间也大大减少了。”

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