DLCの主なパフォーマンス

- Jan 27, 2018-


「DLC」は、「ダイヤモンドライクカーボン」の略語である。 DLCは、ダイヤモンドと本質的に同様の炭素元素からなり、物質のグラファイト原子組成の構造を有する。 ダイヤモンドライクカーボン(DLC)は、その高い硬度と高い弾性率、低い摩擦係数と耐摩耗性と良好な真空トライボロジー特性のため、耐摩耗性コーティングに非常に適したアモルファスフィルムです。 現在、DLC薄膜を製造するには多くの方法がある。 異なる調製方法の炭素源およびマトリックス表面上のイオンエネルギーは異なる。 堆積されたDLC膜の構造および特性は全く異なり、トライボロジー特性は異なる。


1.機械的性質


(1)硬度および弾性率

異なる堆積方法によって調製されたDLC膜の硬度および弾性率は全く異なる。 硬度がダイヤモンドを超えるかまたはそれを超えるDLCフィルムは、磁気ろ過陰極アークによって調製することができる。 膜の組成は膜の硬度にある程度の影響を与え、SiとNの添加はDLC膜の硬度を向上させることができる。 DLC膜は、ダイヤモンド(1100GPa)よりも低いが、弾性率が高いが、一般的な金属やセラミックスの弾性率よりも明らかに高い。


(2)内部応力と接着強度

フィルムの内部応力および接着強度は、フィルムの性能に影響する2つの重要な要因であるフィルムの安定性および耐用年数を決定する。 高い内部応力および低い接着強さを有するDLCフィルムは、用途において亀裂、折り目または脱落を生じ易いので、調製されるDLCフィルムは、中程度の内部応力および高い接着力を有することが好ましい。 ほとんどの研究は、基板上に直接堆積されたDLC膜の接着強度が一般に低いことを示している。


2.摩擦性能


DLC膜は、優れた耐摩耗性を有するばかりでなく、摩擦係数も非常に低い。 一般に、0.2未満は優れた表面耐摩耗性改質膜である。 DLCの摩擦係数は、製造プロセスおよびフィルムの組成の変化によって変化し、摩擦係数は0.005と低くてもよい。 金属元素のドーピングは摩擦係数を減少させることができるが、Hの添加は潤滑性を改善することができ、また環境は摩擦係数に一定の影響を有する。 伝統的な硬質薄膜と比較して、DLCフィルムは摩擦係数に関して明らかな利点を有し、これらの伝統的な硬質膜の摩擦係数は0.4を超える。 したがって、DLCフィルムは、多くのトライボロジー分野において、これらの伝統的なハードコーティングを置き換えることが可能である。


3.熱安定性


準安定なDLC材料のために、熱安定性が悪いことは、DLC膜の適用を制限する重要な要因である。 アニーリングが300℃を超えると、SP3結合はSP2結合に移行する。 Siの添加は明らかにDLC膜の熱安定性を改善することができ、20at%Siを含むDLC膜は740℃でsp3結合とsp2結合とを示すことが判明した。 同様に、金属(Ti、W、およびCrなど)の添加もDLC膜の熱安定性を改善することができ、我々はこの点を検討している。


4.耐食性


純粋なDLC膜は耐食性に優れ、あらゆる種類の酸、アルカリ、さらには王水まで浸食することはほとんどありません。 しかしながら、ドープされた元素の最初の侵食による他の元素でドープされたDLC膜の耐食性が低下し、したがって膜の連続性が損なわれる。


5.表面状態


DLC膜の表面は、通常、比較的平滑であり、基板の表面仕上げにほとんど影響を与えないが、膜厚が増加すると、表面仕上げが減少する。 異なる堆積方法によって得られたDLC膜の表面仕上げもまた異なる。


DLCフィルムは、特に非鉄金属(例えば、銅、アルミニウム、亜鉛など)に対して良好な癒着防止性を有し、また、プラスチック、ゴム、セラミックなどに対する抗癒着性を有する。


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