无氢类金刚石碳膜的研究进展

介绍了无氢类金刚石碳膜的制备方法，它们的机械、光学、电学性能，将无氢与含氢的类金刚右碳膜进行了简单比较，总结及探讨了它们的应用。     

日产汽车公司推出无氢类金刚石碳膜涂料产品

日产汽车公司（Nissan）产品-无氢类金刚石碳膜涂料（DLC）日前获得了由日本贸易经济产业部（METI）的第二届Monozukuri Nippon涂料类产品和科技发展大奖.     

类金刚石碳膜的热稳定性

总结了各种ＤＬＣ膜的热稳定性及分析手段,概述了加热退火情况下ＤＬＣ膜结构,内应力的变化,评述了国内的最新研究进展,并提出了有等进一步研究的问题。     

类金刚石膜研究进展

类金刚石膜具有高硬度、高热导率、低摩擦因数、良好的耐磨性能和化学惰性等优异的物化性能,在热沉、微电子、抗核加固、生物和汽车工业等领域具有重大的应用前景,近年来吸引了众多研究和关注。文章综述了类金刚石膜的研究进展和膜的成核机理,展示了类金刚石的应用前景,为该材料的研究和工业化应用提供思路和参考。     

类金刚石碳膜的红外特性研究

用射频等离子体方法分解甲烷，在Ｇｅ片上制备了类金刚石碳（ＤＬＣ）膜。该膜折射率在２左右，具有较好的增透作用。双面镀ＤＬＣ膜系统在红外透射比，随膜厚不同，其极大值在３．８－１０．６μｍ范围内，在１０．６μｍ处红外透射比达９４．５％。镀制在直径为１００ｍｍＧｅ基片上的ＤＬＣ／Ｇｅ／ＤＬＣ膜系，在１０．６μｍ处，膜片中心的红外透射比为９３．９％，距中心不同距离的５个点的红外透射比为９１．１％，该膜系具有     

类金刚石碳膜的制备工艺

用射频－直流等离子体化学气相沉积法制备出类金刚石膜，用多因素和单因素正交试验设计方法对类金刚石的沉积工艺进行了研究，结果表明，极板偏压、真空度和气体成分是影响膜沉积速率的主要因素。沉积速率与ＰＶ成正比，且随反应气体深度单调增加，但当Ｃ２Ｈ２浓度低于１０％时，几乎不能成膜。     

类金刚石碳膜的红外特性研究

用射频等离子体方法分解甲烷，在Ge片上制备了类金刚石碳（DLC）膜。该膜折射率在2左右，具有较好的增透作用。双面镀DLC膜系统的红外透射比，随膜厚不同，其极大值在3．8～10．6μm范围内，在10．6μm处红外透射比达94．5％、镀制在直径为100mmGe基片上的DLC／Ge／DLC膜系、在10．6μm处，膜片中心的红外透射比为93．9％，距中心不同距离的5个点的红外透射比为91．1％，该膜系具有非常好的均匀性和红外增透性。通过计算获得了DLC膜的光学吸收系数曲线，该膜在3．8μm附近吸收系数为10cm-1；在10．6μm处吸收系数为600cm-1，并对该吸收曲线进行了讨论。     

类金刚石碳膜在硬磁盘中的应用

射频离解烃制备了适用于５英寸计算机硬磁盘减摩、耐磨保护用的类金刚石碳膜。保护膜厚度不均匀性小于５％，硬度１５．２ＧＰａ，结合力３３１ＭＰａ。无润滑下头盘摩擦系数μ≤０．２６，脉动值Δμ≤０．０５。最佳效果是在添加润滑油的组合润滑下得到，μ≤０．１４，Δμ≤０．０４．电磁动态特性和读写试验表明，４０ｎｍ类金刚石碳保护盘达到实用水平。     

氢等离子体处理对类金刚石膜场发射性能的影响

采用大功率、高重复频率、准分子激光溅射热解石墨靶制备了类金刚石膜,研究了直流辉光氢等离子体处理对类金刚石膜的场发射性能的影响。结果表明:氢等离子体处理后,类金刚石膜的场发射性能明显提高,其发射阈值电场由26V/μm下降到19V/μm。氢等离子体刻蚀除去了类金刚石膜生长表面的富含石墨的薄层,露出的新表面具有较低的功函数;膜表面的悬键被氢原子饱和,进一步降低了电子亲和势,改善了膜的场发射性能。     

类金刚石薄膜在干摩擦、油和脂润滑条件下的摩擦学性能分析

通过钢/类金刚石(DLC)薄膜摩擦副在干摩擦4、122油和L252脂润滑条件下的球-盘摩擦学试验,对比分析润滑条件、载荷、速度对DLC膜摩擦系数的影响,利用原子力显微镜分析膜层磨损性能,研究润滑条件对膜层磨损寿命的影响。结果表明:油、脂润滑下DLC膜最大静摩擦系数分别减小了17%和38%;从0～2000 r/min转速范围内,DLC膜摩擦系数随转速增加而减小,油润滑下相比干摩擦DLC膜摩擦系数小15%～48%,脂润滑下相比干摩擦DLC膜摩擦系数在0～500 r/min转速范围小,超过500 r/min后干摩擦DLC膜摩擦系数小;油和脂润滑条件下,DLC膜层的磨损程度明显降低,磨损率相比干摩擦条件下分别减小了7.4倍和15.5倍。     

基于RFPECVD方法不锈钢上沉积类金刚石薄膜的机械与摩擦特性

讨论用射频等离子体增强化学气相沉积(RFPECVD)工艺,在室温下实现在1Cr18Ni9Ti不锈钢基底上镀类金刚石(DLC)膜.为提高DLC膜的结合力,首先在不锈钢基底上沉积Ti/TiN/TiC功能梯度膜.借助所设计的界面过渡层,成功地在不锈钢基底上沉积了一定厚度的DLC膜.通过优化沉积参数,所沉积的DLC膜在与100Cr6钢球对磨时摩擦系数低于0.020.在摩擦过程中DLC膜的磨损机制借助SEM、Raman分析进行了研究.     

增强型脉冲离子源镀制DLC薄膜拉曼光谱研究

本文利用增强型脉冲电弧离子源在硅基底上沉积类金刚石薄膜，拉曼光谱分析表明DLC薄膜中sp^3键含量比不加磁过滤装置时脉冲离子源所镀的类金刚石薄膜高，折射率更接近金刚石折射率2．4并且光学带隙也增大，证明用增强型脉冲离子源镀制的类金刚石薄膜sp^3键含量提高，性能得到了很大改善。     

类金刚石薄膜的反应离子刻蚀

为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小、独立的类金刚石薄膜微器件,反应离子刻蚀是一种有效地刻蚀方法。研究了氧气与氩气的混合气体进行类金刚石薄膜刻蚀的主要工艺参数(刻蚀时间、有无掩膜、氩氧体积混合比、负偏压)。研究结果表明:在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;有无掩膜对刻蚀速率无明显影响;流量一定时,刻蚀速率随氩氧体积比的增大而降低,随负偏压的增大先增大后减小。实验得到最佳刻蚀条件,在此条件下,刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的微器件,并成功制备出"独立"的微齿轮,进行了组装。     

锗掺杂类金刚石薄膜特性研究

为了降低类金刚石(DLC)薄膜的应力,使用脉冲真空电弧离子镀(PVAD)和电子束热蒸发相结合的复合沉积技术,在Si基底上制备了一系列不同锗含量(原子百分比)的Ge-DLC薄膜样片,研究了锗含量对DLC薄膜光学特性和力学特性的影响。研究结果表明:在1~5μm波段,当锗掺杂含量小于25%时,对DLC薄膜光学常数的影响不大;随着Ge含量的增加,DLC薄膜的折射率和消光系数都略微增大。随着DLC薄膜中Ge含量的增加,薄膜的内应力和硬度均有所降低。当DLC薄膜中Ge含量约为8%时,Ge-DLC薄膜的内应力从6.3降至3.0 GPa,而硬度仅从3875减小为3640 kgf/mm2,几乎保持不变。硅基底上单面沉积Ge的含量为8%的DLC薄膜在红外3~5μm波段的透过率峰值约为63.15%。     

类金刚石磁盘保护膜的性能、应用与制备

类金刚石膜在磁盘和读写磁头之上形成一层关键的保护膜.磁存储密度的飞速发展可以使存储密度上限达到1万亿字节/英寸2.这要求读写磁头距离磁盘更近,即需要一层仅1 nm～2 nm厚的类金刚石薄膜.四面体结构的非晶碳膜能够满足磁存储技术的要求,即形成原子尺度平滑、连续、致密,只有几个原子层厚的碳膜.磁过滤阴极弧方法、等离子体增强化学气相沉积方法可用来制备符合要求的超薄碳膜.     

轮胎模具无氢DLC涂层的制备及表征

为探究轮胎模具类金刚石(DLC)涂层的应用前景,提高模具表面的硬度和疏水性,按照模具加工工艺制备35钢基体试样,利用电弧离子镀在基体上沉积无氢DLC涂层,对涂层粗糙度、三维表面形貌、断面结构、元素组成及含量、Raman光谱、纳米硬度和疏水性进行了分析.结果表明:通过改变粗糙度可以改善涂层的疏水性,涂层疏水性随粗糙度增大而显著增加,水接触角最高可达96°,且涂层硬度可达30.3 GPa.无氢DLC涂层可满足轮胎模具耐磨性和易清洁的使用要求,为制造高性能轮胎模具提供了一种可行的工艺选择.     

类金刚石涂层结构对活塞销耐磨特性的影响

为了提高活塞销表面类金刚石(DLC)涂层的结合力及抗磨损性能,使用扫描电子显微镜、圆度仪、粗糙度仪等检测设备对2种活塞销DLC涂层表面、截面及涂层结合处的微观形貌、组成元素和成分进行了对比分析,并对2种活塞销进行了发动机台架耐久试验。结果表明:原样件活塞销耐久试验后涂层大面积脱落且磨损严重,通过改变工艺参数将原样件活塞销进行优化,优化后的活塞销DLC涂层表面的均匀性、平整性及光滑度都有了明显改善,涂层厚度由1.08μm增加到了1.49μm,且粗糙度Ra值由原样件的0.369μm减小为0.144μm,同时圆柱度也明显减小,耐久试验后涂层完好,没有发生脱落。此研究为提高活塞销表面质量,改善活塞销在工作中的磨损及失效提供了参考。     

类金刚石膜的性能及应用研究

研究了利用低能离子束技术，在单晶硅片等多种基体表面形成类金刚石薄膜（ＤＬＣ膜）的工艺，测试了其物理化学力学性能，在硅片，硅太阳电池和半导体等表面进行了形成类金刚石膜的应用研究。