Lớp phủ giống như kim cương DLC là một loại lớp phủ chống hao mòn hoạt động tốt, do tự bôi trơn, kháng ăn mòn, kháng mài mòn và gây chết người cao trong các môi trường khác nhau Các phương pháp chuẩn bị của lớp phủ DLC chủ yếu là lắng đọng pha hơi vật lý (PVD) và lắng đọng pha hơi hóa học (CVD) và các phương pháp chuẩn bị khác nhau có tác dụng khác nhau đến hệ số xung đột của lớp phủ DLC. Các phương pháp chuẩn bị chính của lớp phủ DLC là lắng đọng hơi vật lý (PVD) và lắng đọng hơi hóa học (CVD), các phương pháp chuẩn bị khác nhau về hệ số xung đột của lớp phủ DLC là khác nhau và các tham số của quá trình chuẩn bị cũng có tác động lớn hơn đến hệ số xung đột của lớp phủ DLC.
1. Nguồn khí phản ứng
Thành phần thành phần của nguồn khí phản ứng có ảnh hưởng quyết định đến cấu trúc vi mô của lớp phủ DLC, đặc biệt là sự ra đời của hydro làm thay đổi đáng kể trạng thái liên kết hóa học của lớp phủ. Trong quá trình lắng đọng màng mỏng kim cương, hydro nguyên tử cho thấy hiệu ứng khắc chọn lọc độc đáo: Khi khí mê -tan được nhiệt phân, mà không có sự tham gia của các nguyên tử hydro dư thừa, tốc độ tạo ra pha than chì (liên kết SP²) và pha kim cương (liên kết SP³) trong sản phẩm phân hủy về cơ bản là bằng nhau; Tuy nhiên, khi sự ra đời của hydro nguyên tử siêu cân bằng được giới thiệu, tốc độ khắc của các nguyên tử hydro trên pha than chì có thể lên đến 10-20 lần của pha kim cương (dữ liệu thử nghiệm) Kết quả quang phổ), ổn định hiệu quả cấu trúc của mạng lưới carbon vô định hình. Ngoài ra, sự điều hòa của áp suất một phần của hydro trong nguồn khí ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng hydro của lớp phủ. Khi tỷ lệ H₂ tăng từ 5% lên 4 0}%, nồng độ của các nguyên tử hydro trong lớp màng có thể tăng từ 15at.% Lên 35at.% (Kết quả phân tích XPS) và có thể giảm bằng độ Sự hấp phụ của các nguyên tử hydro tại giao diện trượt.
2. Các yếu tố doping
Bằng cách kiểm soát chính xác nồng độ doping của kim loại (ví dụ, Ti, W) hoặc các nguyên tố phi kim loại (ví dụ, Si, N), thiết kế đa chức năng của lớp phủ DLC có thể được thực hiện. Lấy doping nitơ làm ví dụ: khi nội dung N được kiểm soát ở 5-8} tại. Điều này là do các nguyên tử nitơ và các phân tử nước của liên kết hydro để tạo thành bề mặt của màng thụ động; Nhưng khi hàm lượng N là hơn 15at.%, các chuỗi CC dài trong cấu trúc mạng carbon bị gián đoạn rất nhiều (quan sát TEM cho thấy kích thước vi tinh thể than chì co lại thành 2-3 nm), dẫn đến hệ số ma sát tăng trở lại trên 0,2. Tương tự, doping của 1-3 tại.% Silicon có thể làm giảm tốc độ hao mòn của lớp phủ và thép giao phối xuống 80% (thông qua sự hình thành của lớp chuyển tiếp SI-O-Si), nhưng quá trình dop gây ra sự gia tăng đột ngột trong phạm vi
3. Vật liệu ma trận
Các tính chất hóa lý của vật liệu cơ chất ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất dịch vụ của lớp phủ DLC. Trong chất nền polycarbonate (PC) bằng cách sử dụng quá trình PECVD lắng đọng lớp phủ DLC (độ dày 1,2 μM), hệ số ma sát có thể được giảm xuống thành 0. 15 (so với chất nền PC để giảm 70%), nhờ vào các nhóm chức năng bề mặt PC và màng carbon được hình thành bởi hóa chất hóa học; và chất nền thủy tinh do sự không phù hợp của hệ số giãn nở nhiệt (thủy tinh ≈8,5 × 10-⁶\/K, DLC 3 × 10-⁶\/k. DLC 3 × 10-⁶\/k) và thiếu các vị trí phản ứng hoạt động, dẫn đến cường độ liên kết lớp phủ không đủ (cào kiểm tra tải trọng chỉ là 5N). Tối ưu hóa độ nhám bề mặt cơ chất cũng rất quan trọng: khi giá trị RA cơ chất được đánh bóng từ 0. 8 μm đến 0. Giảm mức tiêu thụ năng lượng ma sát trong điều kiện bôi trơn biên (đạt được bằng cách giảm hiệu ứng lồng vào cơ học của các vi khuẩn bề mặt).
4. Năng lượng ion
Quy định năng lượng ion (đạt được bằng cách áp dụng điện áp thiên vị của {{0}} V) có thể tối ưu hóa sâu sắc hiệu suất của các lớp phủ DLC. Khi điện áp thiên vị được tăng từ 50V lên 300V, hiệu ứng bắn phá ion dẫn đến sự gia tăng hàm lượng liên kết SP³ từ 40% đến 65% (đặc trưng bởi quang phổ mất năng lượng điện tử của EELS), trong khi hàm lượng hydro giảm từ 30at.% Xuống 18at.%. Sự tiến hóa cấu trúc này dẫn đến việc giảm ứng suất bên trong của lớp phủ từ 3,5GPa xuống 1,8GPA (được tính bằng nhiễu xạ tia X) và tăng cường độ liên kết của chất nền màng theo hệ số 2 hoặc nhiều khi tải xuống từ 15,5GPA. tăng từ 15N lên 35N). Các thử nghiệm bộ lạc cho thấy hệ số ma sát của lớp phủ được chuẩn bị với độ lệch 300V có thể được ổn định ở 0. 10-0. 12 trong điều kiện ma sát khô (thấp hơn 45% so với lớp phủ không có hiệu quả đã giảm từ 180cm-Đến 120cm-¹).
5. Các hạt sợi
Micron-sized molten droplets (1-5μm in diameter) generated during cathodic arc deposition can seriously degrade the coating performance (causing the surface Ra value to surge from 0.1μm to 0.8μm). By using a 90° bend magnetic filter, >95% of particles >{{0}}. 2 μM có thể được lọc ra (bằng thống kê mặt cắt SEM), giảm hệ số ma sát lớp phủ từ 0. với một bề mặt RA của<0.05 nm (atomic surface flatness), with ultra-low friction properties (atomic surface flatness), and with ultra-low friction properties (surface Ra of <0.5 nm), and with ultra-low friction properties (atomic surface flatness). ), and its ultra-low friction characteristics (μ≈0.03-0.05) stem from the complete elimination of mechanical interlocking effects, when the friction behavior is mainly governed by van der Waals forces at the quantum level (verified by molecular dynamics simulations).