DLC涂層自誕生以來就得到廣泛應用,可以涂覆于刀具等加工產(chǎn)品表面,增強工具性能,延長使用壽命,提高加工效率;另外,還可以作為裝飾、防腐材料使用,增強物品的外部美觀性,增強亮度與色澤。但是,在DLC涂層加工過程中,還是存在一些突出問題,例如膜基結合力差,這一點在刀具涂層上有重要體現(xiàn)。DLC涂層本身內(nèi)應力較大并且和硬質(zhì)合金基底熱膨脹系數(shù)不同,這都會導致膜基結合力變差或者涂層脫落。因此,提高DLC涂層基結合力勢在必行。下面,小編為大家分享一下提高DLC涂層膜基結合力有哪些方法吧。
1.機械處理
機械處理是將基材表面進行打磨、拋光等方法,以改善表面的光潔度和平整度。這種處理方式可以增加 DLC涂層與基材之間的接觸面積,提高結合力。同時,機械處理還可以去除表面的氧化物和雜質(zhì)減少涂層的缺陷,進一步提高結合力。
2.化學處理
化學處理是利用化學方法對基材表面進行處理,以改善其表面化學性質(zhì)。常見的化學處理方法包括酸洗、堿洗等。這些處理能夠清除表面的氧化物和污染物,增加表面的活性,有利于 DLC涂層的附著和結合力的提高。
3.熱處理
熱處理是通過加熱基材,改變其晶體結構和化學成分,從而影響DLC 涂層的結合力。熱處理可以使基材表面形成一層致密的氧化物膜,提供更好的結合界面。此外,熱處理還可以減少涂層與基材之間的殘余應力,降低涂層剝離的風險,提高結合力。
4.離子注入
離子注入是將離子注入基材表面,改變其表面化學成分和晶體結構從而提高 DLC 涂層的結合力。離子注入可以增加表面的活性位點提供更多的結合點,增強涂層與基材的結合力。此外,離子注入還可以改善基材表面的機械性能,提高涂層的附著力。
5、酸蝕法除鈷
通過酸與Co發(fā)生化學反應來除去基底表面的鈷。酸的種類、濃度、溫度、刻蝕時間對沉積DLC膜的結合力都有重要的影響。單純用酸處理硬質(zhì)合金基底表面不僅可以除鈷,并且會在基底表面形成許多孔隙,會降低類金剛石膜的粘附性能。采用兩步法,先用Murakami溶液浸蝕WC相,后用Caro'sacid (H2SO4+H2O2)除鈷,增加了基底的表面粗糙度,有利于類金剛石的成核,類金剛石膜與基底的結合力大大提高。
6、添加過渡層
在沉積DLC涂層之前,在硬質(zhì)合金基底上沉積一層或多層過渡層,不僅可以抑制鈷的擴散,促進DLC膜的生長,而且可以減緩膜基界面的應力突變,提高膜基結合力。常用的過渡層有Si、TiN、TiC/Ti、CrC/Cr、CrN等。
7、表面噴砂處理
硬質(zhì)合金基體經(jīng)320目白剛玉砂粒噴砂處理后,膜基結合力可達60N,比未噴砂處理時結合力提高了一倍。其主要原因有:
1)經(jīng)噴砂處理后的基底表面接觸角變小,成核熱力勢壘能也隨之減小,熱力勢壘能的減小有利于PVD過程中離子團簇的生長和形核。
2)表面附著強度較低的WC相被去除,且表面粗糙度增加,有利于成核和增加膜基結合力。
3)經(jīng)噴砂處理后的硬質(zhì)合金基底上沉積的DLC膜的內(nèi)應力減小。
噴砂處理,是一種工件表面處理的工藝。采用壓縮空氣為動力,以形成高速噴射束將噴料高速噴射到需處理工件表面,使工件表面的外表或形狀發(fā)生變化。由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用,使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度,使工件表面的機械性能得到改善,因此提高了工件的抗疲勞性,增加了它和涂層之間的附著力,延長了涂膜的耐久性。
8、摻雜金屬元素
對DLC涂層進行金屬摻雜(鎢,鈦,銀,鉻等)能降低涂層的內(nèi)應力,提高膜基結合力。
DLC涂層作為一種優(yōu)秀的表面處理技術,在各個領域都有廣泛的應用。而DLC涂層的結合力是影響其使用壽命和性能的重要因素。通過合適的表面處理技術,如機械處理、化學處理、熱處理和離子注入,能夠有效提高 DLC 涂層的結合力。這些表面處理技術能夠改善基材表面的物理和化學性質(zhì),增加涂層與基材之間的結合面積和結合點,減少涂層的缺陷和剝離風險,從而提高 DLC 涂層的結合力和使用壽命。在實際應用中,應根據(jù)具體情況選擇合適的表面處理技術,以達到最佳的結合效果。
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