DLC類金剛石涂層是一種性能良好的耐磨涂層，由于在不同環(huán)境下的自潤滑性、耐腐蝕、耐磨損以及高化學(xué)惰性等優(yōu)異性能，DLC涂層作為一種具有潛力的固體潤滑材料，在微型機(jī)電系統(tǒng)、切削工具、機(jī)械密封、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。DLC涂層的制備方法主要是物理氣相沉積法（PVD）和化學(xué)氣相沉積法（CVD），不同的制備方法對(duì)于DLC涂層的摩擦系數(shù)影響也有所不同，制備工藝的參數(shù)因素對(duì)于DLC涂層摩擦系數(shù)也有較大影響。下面，小編為大家分析一下制備工藝哪些參數(shù)影響DLC涂層摩擦系數(shù)吧。

　　一、反應(yīng)氣源

　　反應(yīng)氣源的組成對(duì)DLC涂層結(jié)構(gòu)影響很大，特別是對(duì)DLC涂層的氫氣結(jié)構(gòu)有重要影響。

　　首先，原子氫對(duì)石墨以及其他非金剛石相碳具有擇優(yōu)刻蝕的作用。沉積金剛石薄膜過程中，在沒有超平衡氫原子參加時(shí)，甲烷分解為石墨和金剛石鍵價(jià)結(jié)構(gòu)的速率是處于同一個(gè)數(shù)量級(jí)的。但是當(dāng)甲烷和氫氣的混合氣體中引入超平衡原子氫后，甲烷的熱分解作用和原子氫的刻蝕作用加在一起，就出現(xiàn)了金剛石的生長(zhǎng)速率為正，石墨的生長(zhǎng)速率為負(fù)的情況，即原子氫刻蝕石墨的速度遠(yuǎn)高于刻蝕金剛石的速度。因此，當(dāng)反應(yīng)氣源中引入原子氫有利于增加DLC膜中sp3相含量，穩(wěn)定隨機(jī)共價(jià)鍵網(wǎng)絡(luò)，阻止其轉(zhuǎn)化為石墨相。

　　其次，反應(yīng)氣源中氫氣比例越高，DLC膜中含氫量越高，越有利于實(shí)現(xiàn)超低摩擦系數(shù)。通過改變DLC膜中的氫含量，摩擦因數(shù)可改變幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　二、摻雜元素

　　通過摻雜金屬或非金屬元素，可制備出具有優(yōu)異強(qiáng)韌化和膜基結(jié)合力、低摩擦特性以及低環(huán)境敏感性集一體的DLC涂層。元素?fù)诫s可以改善DLC膜的摩擦學(xué)性能，但要關(guān)注元素?fù)诫s量。一般來說，元素?fù)诫s都會(huì)有一個(gè)適宜摻雜量范圍。例如，摻雜少量N元素可顯著降低各種濕度環(huán)境下DLC涂層的摩擦與磨損，但摻雜大量N元素會(huì)使得C含量大幅度降低以及薄膜中碳鏈或團(tuán)簇被更多的N原子中斷，減小無定形碳對(duì)碳膜摩擦學(xué)性能的貢獻(xiàn)，摩擦性能變差。

　　三、基體材料

　　采用PECVD技術(shù)在聚碳酸酯(PC)樹脂片上沉積的DLC涂層摩擦因數(shù)會(huì)降低70%左右，耐磨性有極大的提高；在玻璃上制備的DLC膜摩擦磨損性能較差，可能是因?yàn)樵诮缑嫣幉荒苄纬蛇^渡反應(yīng)層。

　　基體材料的表面粗糙度對(duì)DLC膜的摩擦學(xué)性能也有很大影響。作為一種無定型結(jié)構(gòu)，DLC涂層生長(zhǎng)時(shí)非常接近基體的表面輪廓或者粗糙度。如果是在類似高度拋光的藍(lán)寶石或者硅片這種原子級(jí)光滑表面上生長(zhǎng)，那么DLC膜的表面也會(huì)非常光滑，從而減少機(jī)械互鎖相應(yīng)。

　　四、離子能量

　　離子能量即是指偏壓，根據(jù)相關(guān)研究，隨著偏壓升高，DLC涂層含氫量逐漸降低，并且增加sp3含量，可有效改善DLC涂層內(nèi)應(yīng)力，增大膜基結(jié)合力，其摩擦系數(shù)遠(yuǎn)比沒有增加偏壓時(shí)低得多。

　　五、細(xì)微顆粒

　　傳統(tǒng)陰極弧沉積方法制備的DLC膜表面可能包含大量的納米/微米顆粒，增加表面粗糙度。通過增加過濾裝置(磁過濾器或機(jī)械過濾器)對(duì)顆粒進(jìn)行過濾和阻擋，使薄膜性能得以改善。通過直流或射頻等離子輔助化學(xué)氣相沉積、濺射和離子束沉積等方法也可沉積非常光滑的涂層(納米尺寸表面粗糙度)，從而減少甚至消除機(jī)械互鎖效應(yīng)對(duì)DLC膜摩擦學(xué)性能的影響。

　　關(guān)于制備工藝哪些參數(shù)影響DLC涂層摩擦系數(shù)大致介紹就是上述內(nèi)容。我們?cè)谥苽?/span>DLC涂層過程中要注意控制上述五種因素，確保DLC涂層實(shí)現(xiàn)較低摩擦系數(shù)，增強(qiáng)摩擦性能和潤滑性能。