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浅析DLC涂层生长机理是怎样的以及基本结构
编辑:开思新材料(苏州)有限公司官网  上传时间:2021-01-06 浏览:20 次

DLC(类金刚石)涂层是工业生产领域常用的一种涂层,性质近似于金刚石,具有良好的表面硬度、耐磨性、耐高温性、耐腐蚀性以及低摩擦系数等特性,可分为无氢类金刚石碳膜(a-C)和氢化类金刚石碳膜(a-C:H)两大类。这两类DLC涂层的生长机理略有不同。下面,奥尔小编为大家分享一下DLC涂层生长机理是怎样的及其基本结构是什么吧。
  

  一、DLC涂层的生长机理

  

  1、含氢DLC涂层的生长机理

  
  对于含氢的DLC涂层,与CVD金刚石涂层一样,一般认为碳与碳、碳与氢原子进行杂化,形成坚固的四面体结构,氢原子的存在促进形成SP3键,而刻蚀掉已经形成的SP2键;在无序的网络结构中,氢原子能够终止碳原子至外端的悬挂键,阻止碳原子形成SP2键。由于氢原子的存在可以帮助和促进SP3键的形成,因此人们认为氢的存在是DLC涂层中形成SP3键所必需的,而且还建立了SP3与氢含量的关系。
  
  研究表明,随着环境中氢原子含量的增加,涂层中SP3键含量增加,而且还发现氢含量为50%附近时硬度至大。
  
  含氢类金刚石涂层的生长模型分为三个阶段,即等离子体的反应(气体的分子或原子分解、电离);等离子体与表面作用以及涂层浅表面的作用。
  

  2、无氢DLC涂层的生长机理

  
  由于氢原子在一定含量范围内可以促进涂层中SP3键的形成,很多研究者利用加氢技术来提高层中SP3的含量,但在随后的应用中发现事实并非如此。
  
  无氢DLC涂层主要由SP3和SP2键碳原子相互混杂的三维网络构成,或是由超过80%的SP3键碳原子为骨架构成。内部不含氢原子。

二、DLC涂层的基本结构

  
  类金刚石涂层不是由某个单质组成,而是一种含有SP3和SP2键的非晶碳涂层,在传结构上属于长程无序而短程有序的结构。根据涂层中碳原子的键合方式以及SP3和SP2键含量比例的不同,可以分为如下三种结构:
  
  1、非晶碳涂层,含有SP3和SP2键;
  
  2、含氢的非晶碳涂层,除了含SP3和SP2键之外,还含有一定数量的氢;
  
  3、四面体非晶碳涂层,含有大于80%的SP3键碳原子,也称非晶金刚石涂层。
  
  以上就是DLC涂层生长机理是怎样的及其基本结构的相关内容介绍。通过上述内容可知,DLC涂层的生长机理可以根据不同结构划分。不同的生长机理带来的结构与性能特点也不同。



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