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经过多年的研究开发,CVD金刚石涂层制备技术已取得了非常大的进展,部分产品已进入产业化推广阶段,并形成了一定的市场规模,应用领域非常多,如下图所示:②类金刚石(DLC)涂层1971年,Aisenberg等利用离子束沉积技术制备了一种化学组成、光学透过率、硬度以及耐磨损等性能与金刚石相近的非晶碳涂层!这种碳涂层具有以sp3键碳共价结合为主体,混合有sp2键碳的亚稳态长程无序立体网状结构,被称为类金刚石(DLC)涂层!
新型节能耐磨涂料,其主要由高温分子材料、耐磨骨料、超微粉体和无机聚合物分散液组合而成,涂料固化后颗粒紧密堆积,没有较大的宏观缺陷,体积密度大,其常温下强度可达210Mpa以上,是普通混凝土、耐火浇注料和普通的金属无法比拟的!涂料可以薄层涂刷,用于汽蚀摩擦、硬度摩擦和撞击摩擦等耐磨环境中.原料主要采用离子化合物和部分人工合成共价化合物,离子键和共价键属强结合键,而结合系统由于采用复合强化措施和特殊处理,形成化学结合,所以强度和刚度很大,可有效抵御的高速冲击力和剪切应力.
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①金刚石涂层金刚石是自然界中已知硬度高的物质,此外它还具有低的摩擦因数、高的弹性模量、高的导热系数、高的声传播速度、宽的能带隙以及良好的化学稳定性等,然而天然金刚石的存量及价格限制了它的大规模商业化应用。目般会采用CVD法制备金刚石涂层,它具有与天然金刚石非常相近的物理和化学性能,根据金刚石的晶粒尺寸,可以将CVD金刚石涂层分为微米晶金刚石(MCD)涂层和纳米晶金刚石(NCD)涂层,其中,晶粒尺寸小于10nm时,被称作超纳米金刚石(UNCD)涂层!
由于采用了耐酸和耐碱的特殊原料,涂层性能稳定,不会和介质发生反应,同时耐磨防水涂料的原料多为高温合成材料,晶体发育好,结构完整,不受环境因素的影响,是好的惰性材料之一,因而可有效抵御环境介质作用!③立方氮化硼(cBN)涂层氮化硼是一种Ⅲ-Ⅴ族共价化合物,和碳类似,既有软的六角sp2杂化结构,又有类似于金刚石的sp3杂化结构。氮化硼有四种异构体,其中,cBN具有与金刚石类似的结构,晶体中氮原子与硼原子以sp3的形式杂化,是一种面心立方闪锌矿结构,硬度仅次于金刚石,其韦氏硬度大约为49GPa.
由于DLC涂层中既有类似于金刚石的sp3键合形式,又有类似于石墨的sp2键合形式,因而其结构和性能介于金刚石和石墨之间.DLC涂层具有与金刚石涂层非常相近的性能,即的硬度、电阻率、导热系数、电绝缘强度、高红外透射性以及光学折射率,同时具有良好的化学稳定性和生物相容性等,在机械、电子、光学、声学、计算机以及生物医学等领域有着广阔的应用前景!不过受沉积方式和环境的影响,DLC涂层中还可能含有氢等杂质,含各种C-H键,因此不同的制备方法和工艺条件对涂层的性能,尤其是硬度的影响很大.
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