Jedinečná kombinácia extrémnej tvrdosti a nízkeho trenia pre vynikajúcu odolnosť proti opotrebovaniu

Vo vesmíre tenkých vrstiev odolných voči opotrebovaniu, uhlíka podobného diamantu ( DLC ) nátery sa ukázali ako ideálne riešenie pre náročné tribologické aplikácie, kde sú komponenty vysoko zaťažené alebo vystavené extrémnemu treniu, opotrebovaniu a kontaktu s inými časťami. V týchto typoch prostredí môže iba vysoká tvrdosť povlaku DLC – spolu so zodpovedajúcim nízkym koeficientom trenia – zabrániť prehĺbeniu, zadretiu, zadretiu a v konečnom dôsledku zlyhaniu na poli.

Rozšírené aplikácie pre povlaky DLC zahŕňajú výkonné automobilové a pretekárske ložiská hriadeľov veterných turbín a planétové prevody; nerezové rezacie čepele a piestové čerpadlá na spracovanie potravín; a posuvné komponenty pri operáciách plnenia a plnenia do fliaš. Nátery sú tiež osvedčenou technikou na modernizáciu kritických rotujúcich častí v hydraulických pohonoch, systémoch vstrekovania paliva, mechanických upchávkach, čerpadlách a ventiloch.

Pre mnohých sú povlaky DLC povlaky z hydrogenovaného amorfného uhlíka (a-C: H), ale to je mylná predstava, pretože môžu byť vysoko skonštruované na základe obsahu vodíka (hydrogenovaného alebo bez vodíka), výberu ďalších kovových a nekovových dopingových prvkov. prítomnosť podvrstiev a výber metód nanášania a spájania.

Spoločne môžu byť tieto faktory presne kontrolované, aby sa vytvorila široká škála tenko nanesených (zvyčajne 1 až 5 μm) DLC povlakov s tvrdosťou 8 – 80 GPa alebo vyššou (diamant je najtvrdší známy materiál pri 70 – 150 GPa). Okrem toho je možné upraviť požadovaný koeficient trenia, povrchovú úpravu a dokonca aj aplikačnú teplotu.

Vzhľadom na širokú škálu prispôsobiteľných atribútov, ktoré sú možné v rámci kategórie, môžu povlaky DLC hrať dôležitú úlohu v konštrukcii komponentov od prvých krokov procesu návrhu.

Hydrogenované povlaky z amorfného uhlíka

Najznámejší typ povlaku DLC, hydrogenovaný amorfný uhlík (a-C:H), sa najčastejšie aplikuje prostredníctvom plazmového nanášania chemických pár (PACVD). Táto depozičná metóda spôsobuje chemickú reakciu prostredníctvom excitácie a ionizácie plazmy, ktorá vytvára tvrdosť povlaku približne 15-30 GPa, čo je na spodnom konci povlakov DLC.

S hydrogénovaným amorfným uhlíkovým povlakom je však možné ďalej manipulovať pomocou dopovania, čo je proces pridávania chemických prvkov na zmenu výkonnostných vlastností. Kremík, kyslík alebo kovy môžu byť použité ako dopingové prvky na dosiahnutie rôznych výsledkov.

Bezvodíkové DLC povlaky

Alternatívou k hydrogenovanému DLC je bezvodíkový povlak DLC, ktorý poskytuje ešte vyššiu tvrdosť spolu s veľmi nízkym koeficientom trenia.

Tieto nátery je možné aplikovať v najnáročnejších prostrediach, vrátane vysokovýkonných vozidiel pre vysoké trenie, opotrebovanie a kontaktné plochy motora a ventilového rozvodu. Náter je možné použiť na systém vstrekovania paliva, vačkový hriadeľ, piestne čapy, ventily, zdvíhadlá a unášače prstov, kde je vysoký prítlačný tlak a klzné rýchlosti. Okrem vozidiel je tento náter ideálny na použitie pre diely hydraulických čerpadiel, mechanické upchávky a komponenty vysokotlakových ventilov.

Väčšina bezvodíkových povlakov sa nanáša pomocou metódy fyzikálnej depozície z pár (PVD) oblúkovým odparovaním, pri ktorom vzniká tetraedrický amorfný uhlík alebo ta-C. S vysokou úrovňou tetraedrických väzieb (väčšinou 50-60%) sa dosahuje podstatne vyššia odolnosť proti abrazívnemu opotrebovaniu v porovnaní s alternatívami a-C:H.