En unik kombination av extrem hårdhet och låg friktion för överlägsen slitstyrka

Inom universum av slitstarka tunna filmer, diamantliknande kol ( DLC ) beläggningar har dykt upp som den idealiska lösningen för krävande tribologiska applikationer där komponenter är under hög belastning eller utsatta för extrem friktion, slitage och kontakt med andra delar. I dessa typer av miljöer är det bara den höga hårdheten hos en DLC-beläggning – tillsammans med en motsvarande låg friktionskoefficient – ​​som kan förhindra att delar gropar, skär sig, fastnar och slutligen går sönder i fält.

De utbredda applikationerna för DLC-beläggningar inkluderar prestanda för fordon och racing till vindturbinaxellager och planetväxlar; skärblad av rostfritt stål och kolvpumpar för livsmedelsbearbetning; och glidande komponenter vid fyllning och tappning. Beläggningarna är också en beprövad teknik för att uppgradera kritiska roterande delar i hydrauliska drivsystem, bränsleinsprutningssystem, mekaniska tätningar, pumpar och ventiler.

För många är DLC-beläggningar hydrerade amorfa kol (a-C:H) beläggningar, men detta är en missuppfattning eftersom de kan konstrueras i hög grad baserat på vätehalt (hydrerad eller vätefri), valet av ytterligare metalliska och icke-metalliska dopningselement , närvaron av underskikt och val av avsättnings- och bindningsmetoder.

Tillsammans kan dessa faktorer kontrolleras exakt för att skapa ett brett spektrum av tunt applicerade (vanligtvis 1 till 5 μm) DLC-beläggningar med en hårdhet på 8 – 80 GPa eller högre (diamant är det hårdaste kända materialet vid 70–150 GPa). Dessutom kan önskad friktionskoefficient, ytfinish och jämn appliceringstemperatur också manipuleras.

På grund av det breda utbudet av anpassningsbara attribut som är möjliga inom kategorin, kan DLC-beläggningar spela en viktig roll i komponentkonstruktion från de tidigaste stegen i designprocessen.

Hydrerade amorfa kolbeläggningar

Den mest kända DLC-beläggningstypen, hydrerat amorft kol (a-C:H), appliceras oftast genom plasmaassisterad kemisk ångavsättning (PACVD). Denna deponeringsmetod orsakar en kemisk reaktion genom plasmaexcitation och jonisering som skapar en beläggningshårdhet på cirka 15-30 GPa, vilket är på den nedre änden av DLC-beläggningarna.

En hydrerad amorf kolbeläggning kan dock manipuleras ytterligare genom dopning, vilket är en process för att lägga till kemiska element för att ändra prestandaegenskaperna. Kisel, syre eller metaller kan alla användas som dopningselement för att uppnå olika resultat.

Vätefria DLC-beläggningar

Ett alternativ till hydrogenerad DLC är en vätefri baserad DLC-beläggning som ger ännu högre hårdhet tillsammans med en mycket låg friktionskoefficient.

Dessa beläggningar kan appliceras i de mest krävande miljöerna, inklusive högpresterande fordon för hög friktion, slitage och kontaktytor på motorn och ventiltåget. Beläggningen kan användas på bränsleinsprutningssystemet, kamaxeln, kolvstiften, ventiler, lyftare och fingerföljare, där det finns högt kontakttryck och glidhastigheter. Förutom fordon är beläggningen idealisk för användning för hydrauliska pumpdelar, mekaniska tätningar och högtrycksventilkomponenter.

De flesta vätefria beläggningar appliceras med en metod för fysikalisk ångavsättning (PVD) genom ljusbågsförångning som producerar tetraedriskt amorft kol, eller ta-C. Med en hög nivå av tetraedriska bindningar (mest 50-60%) uppnås avsevärt högre slitstyrka jämfört med a-C:H-alternativ.