Dlc покрытие что это
Перейти к содержимому

Dlc покрытие что это

  • автор:

Алмазоподобное DLC-покрытие

Оптимизация производственного процесса – залог успешного развития современного предприятия. Особое значение вопрос снижения производственных издержек имеет для предприятий российского машиностроительного комплекса, испытывающего серьезные трудности в конкурентной борьбе с зарубежными производителями. Применение инновационных технологий дает возможность существенно продлить срок службы оборудования и инструментов, придать им необходимые свойства для решения конкретных задач. Наибольшее развитие получили различные износостойкие упрочняющие покрытия, каждое из которых имеет свою собственную «специализацию».

Среди них алмазоподобные покрытия. Или DLC (Diamond Like Carbon) покрытия, которые успешно применяются в машиностроении, обработке металлов, в других отраслях промышленности, где требуется увеличить прочность инструмента и деталей машин, снизить трение в движущихся частях.

Упрочняющее покрытие, как это свойственно всем значительным изобретениям, прочно и незаметно вошло в нашу повседневную жизнь. Первым шагом массового внедрения стали видеоголовки, выпускаемые компанией Samsung Electronics, известные в России, как технология Diamond Head.

С того времени упрочняющее DLC покрытие значительно расширило спектр своего применения. Достаточно сказать, что они используются в бритвенных лезвиях MACH3 фирмы GILLETTE, придавая им легкость скольжения по коже. Поршневые кольца для двигателей автомобилей, изготавливаемые японской корпорацией Teikoku Piston Rings, за счет напыления на них алмазоподобных пленок обеспечивают более качественное скольжение и минимальный износ в контакте со сплавами современного блока. Такие кольца особенно актуальны для высокооборотных и форсированных моторов. Никого не удивить сегодня инструментами для прецизионного машиностроения, металлообработки, других высокотехнологичных отраслей производства с нанесенным на них DLC-покрытием. Срок службы подобных изделий увеличивается в 5-20 раз (в зависимости от обрабатываемого материала). Каталоги ведущих фирм по производству инструментов насчитывает сотни единиц такого рода продукции.

В России несмотря на ее очевидное лидерство в этой тематике в Советское время благодаря исследованиям уральских ученых из УрО РАН и Белгородского университета, а также на принятие в 2011 г. национального стандарта «Нанопокрытия режущего инструмента на основе алмаза», практически единственным предприятием, производящим напыление покрытий DLC в промышленных масштабах по технологии вакуумного импульсного распыления графита, является компания ООО «Специальные технологии».

Алмазоподобные покрытия DLC (ta-C) обладают набором уникальных характеристик

  • прочное сцепление пленок с напыляемой поверхностью;
  • твердость покрытий, сравнимая с твердостью алмаза;
  • износостойкость:
  • низкий коэффициент трения;
  • химическая инертность;
  • экологическая чистота;
  • биосовместимость;
  • прозрачность в инфракрасном диапазоне спектра;
  • высокая теплопроводность;
  • коррозионная стойкость;
  • сильное электросопротивление.

DLC для деталей и механизмов

eng

Эффективность применения алмазоподобных покрытий для повышения ресурсов ответственных деталей машин и механизмов, работающих в условиях высокого трения и износа (антифрикционные покрытия), обусловлена наличием в их структуре графитоподобных связей (SP2). Сфера использования DLC-покрытий в этом секторе промышленного производства очень высока: подвижные и вращающиеся детали и узлы, подшипники, направляющие и захватывающие детали конвейеров, гидравлические и пневматические цилиндры, поршни, рабочие колеса центробежных насосов, клапана газовых затворов, шаровые клапаны…

Алмазоподобные антифрикционные покрытия — это надежная защита от трения. Одной из основных причин износа деталей в разнообразных машинах является выработка, появляющаяся в результате трения одних элементов об другие. Иногда по этой причине приходится менять узлы целиком. С целью предотвращения такого износа можно воспользоваться покрытиями, которые увеличивают срок службы деталей минимум в два раза. Защита деталей такого рода позволяет повысить надёжность механизмов и снизить расходы на их обслуживание.

Использование алмазоподобных покрытий позволяет не только ощутимо увеличить срок их службы, но и приводит к заметному уменьшению шума, вибраций, нагрева от трения, снижению количества применяемых смазочных материалов, что в свою очередь, снижает эксплуатационное обслуживание «проблемных» участков оборудования. Алмазоподобное покрытие в этом случае выступает в качестве твердого смазочного материала. Однако в отличие от традиционных видов смазки, это покрытие наносится всего один раз и в дальнейшем не нуждается в периодических заменах, что в условиях действующего производства повышает экономический эффект от его использования в несколько раз.

© Специальные технологии, 2014

Алмазоподобные покрытия

eng

Продлить срок службы оборудования одна из важнейших задач любого производства. Заинтересованы в этом и специалисты нефтегазовой отрасли. Нанесение алмазоподобногопокрытия, разрабатываемого с применением нанотехнологий, на поверхность трущихся деталей различного оборудования позволяет повысить срок их службы в 10, а иногда и в 20 раз, уменьшают шум и вибрацию при работе механизмов, снижают трение (и сокращают количество смазочных материалов), и в итоге значительно увеличивают срок работы оборудования. Область применения данной технологии в нефтегазовом деле может быть самой разнообразной. Например, для упрочнения поверхности рабочих колес центробежных насосов (в т.ч. УЭЦН), породоразрушающего инструмента, рабочих лопаток гакзокомпрессорных станций, посадочных поверхностей шаровых клапанов, перекрывающих элементов запорной арматуры и т.д.

Технология нанесения алмазоподобных покрытий (или, в английской аббревиатуре, DLC, что означает Diamond Like Coating) сводится к плазменному импульсному распылению графита в вакуумной камере и осаждению (или, в английской аббревиатуре, PVD сокращенное от английских слов physical vacuum deposition) ионов углерода с достаточно большой энергией на изделия, на пример металлообрабатывающий инструмент (рис. 1). В результате такого напыления углерода образуется аморфное покрытие, состоящее из атомов углерода как с алмазными, так и с графитоподобными связями. Такие аморфные покрытия можно получать в широкой области температур вплоть до комнатной на различных материалах: металлах, керамике, стекле, пластических материалах.

Высокое содержание атомов углерода с алмазными связями в присутствии графитоподобных атомов приводит к появлению уникальных характеристик алмазоподобных покрытий, таких как высокая твердость, сравнимая с чистым алмазом (рис. 2); низкий коэффициент трения, характерный для графита (см. таблицу); высокая износоустойчивость; химическая инертность; биосовместимость с живыми тканями; экологическая чистота. При этом из всего массива ныне применяемых упрочняющих покрытий алмазоподобные покрытия имеют наибольшую микротвердость (рис. 2) и наименьший коэффициент трения. Микротвердость широко используемых покрытий составляет величины от 10 до 45 ГПа, определенные по методу Виккерса. В то же время для АПП, полученных методом плазменного импульсного распыления графита в вакууме и называемых DLC (tαC), микротвердость лежит в пределах значений от 50 до 100 ГПа и вплотную приближается к чистому алмазу. По этому критерию покрытия DLC (tαC) не имеет аналогов.

Существующий близкий аналог АПП, получаемый методом химического осаждения на подложку из паровой фазы (CVD от английских слов chemical vacuum deposition) углеводородов (типа ацетилен, пропан, бутан и т.п.) путем их термической или разрядной деструкции, по этим значениям заметно уступает нашему покрытию. Микро твердость в этом случае лежит в диапазоне от 9 до 40 ГПа. Виной тому наличие в структуре химичес кой связи получаемого аморфного покрытия атомов водорода, обра зующихся при деструкции углево дородов и осаждающихся на под ложку вместе с атомами углерода. Такого рода покрытия называются DLC(αCH). Они имеют свои достоинства, например, более высокую прозрачность по сравнению с DLC(tαC), но совершенно не годятся для нанесения их, например, на металлообрабатывающий инструмент ввиду их недостаточной прочности и меньшей адгезии к под ложке. Коэффициент трения таких покрытий также очень низок, и в этом смысле оба они сильно отличаются в лучшую сторону от всех, которые сегодня получают и используют.

Сравнение физикомеханических свойств алмазоподобных покры тий, полученных с помощью техно логии импульсного вакуумнодуго вого разряда PVD (нашей компани ей), и методом CVD (химическое осаждение из пара углеводородов), представлено в таблице. Процесс напыления подобных покрытий по своей сути относится к области нанотехнологий, по скольку толщина покрытий варьи рует от ангстрем и нанометров до нескольких микрон. Разработан ное нами многослойное покрытие сложного состава (от смеси углеро да с металлами до чистого углеро да) с толщинами отдельного слоя в несколько нанометров, имеет об щую толщину 1,01,5 микрометра. Оно оказалось в состоянии выдер живать в процессе эксплуатации колоссальные механические на грузки. Именно это (многослой ность покрытия) позволило нам ре шить самую сложную проблему, ха рактерную для алмазоподобных покрытий, проблему хорошей ад гезии высокопрочного покрытия к большинству поверхностей, в том числе к высоколегированным ме таллическим сплавам, характер ным для инструментальных марок сталей. Так, алмазоподобное по крытие, нанесенное на металлооб рабатывающий инструмент, спо собно увеличивать срок его служ бы в несколько раз от 2 до 20 в зависимости от типа обрабатывае мого материала. Причем нужная величина микротвердости, близ кая к твердости алмаза, достигает ся при толщинах от 1,0 микрометра и более (рис. 3).

Физико-механические свойства
покрытия
1
DLC(ta-C)
«Специальные технологии»
2
DLC(a-CH)
3
Алмаз
монокристаллический
Структура аморфный углерод аморфный углерод алмаз
Плотность, г/см3 3.4 −3.6 3.2 −3.4 03.06
Микротвердость HV, ГПа 50 — 100 15 — 40 70 — 100
Коэффициент сухого трения 0.15-0.08 0.1-0.04 0.2-0.05

Особую эффективность покрытие показало в случае нанесения его на инструмент, которым обрабатывают вязкие металлы, такие как медь, алюминий и их сплавы. Те, кому приходилось в бытовых усло виях сверлить отверстия небольшо го диаметра в чистом алюминии или меди, знают насколько это сложно. Вяжущий, застревающий в канавках сверла металл буквально не позволяет сделать в нем отвер стие. Сверло либо крутится на од ном месте, либо, хуже того, ломается, и потом застрявший в металле обломок сверла практически не возможно вытащить. В результате приходится сверлить новое отверстие по соседству или выбрасывать изделие, фактически начиная работу заново.

В металлообрабатывающей промышленности ситуацию пытаются исправить, применяя особые сверла с переменными диаметрами, а также особые смазывающие охлаждающие жидкости (СОЖ). Но да же в этом случае операции по об работке высоковязких цветных металлов остаются особо сложными в технологическом плане. При ис пользовании инструмента, на кото рый нанесено алмазоподобное по крытие, благодаря его скользкости, сравнимой с графитом, а также вы сокой прочности, сравнимой с ал мазом, не происходит застревание металла в канавках режущего инст румента даже при отсутствии СОЖ. Покрытие фактически ведет себя как твердый смазочный материал. В результате инструмент служит в десятки раз дольше, не создавая при этом проблем технологам. Мы убедились в этом, проводя реаль ные тесты на различных предприя тиях Японии и России. К примеру, компания MITSUBISHI CARBIDE на чала широко продавать металлоре жущий инструмент с DLCпокрыти ем, напыляя его по российской тех нологии в компании NAGATASEIKI (провинция Niigata), которой наша фирма поставила эту технологию и затем внедрила ее. В MITSUBISHI CARBIDE с 1999 года и до сих пор работают российские специалисты. Это связано с тем, что процесс на несения DLC(tαC) со сложной послойной структурой чрезвычайно сложен, и в нем высоко влияние человеческого фактора.

Внедрение разработок российских ученых

ООО «Специальные технологии» создано на базе Уральского отделения Российской Академии Наук (г. Екатеринбург) и исследователь ского центра одного крупного предприятия, специализирующе гося на производстве полимеров, при активном взаимодействии с несколькими предприятиями быв шего военнопромышленного комплекса. Главной задачей ком пании является внедрение в про изводство лучших разработок российских ученых. Руководитель ООО «Специальные технологии» Беляев Виталий Степанович док тор химических наук, вышедший из академической среды (УрО РАН, г. Екатеринбург), долгое время вместе с коллегами из Академии Наук работал в венчурных за рубежных компаниях (ITAC Ltd., ShinkoPantec, Nagataseiki, Япония; Samsung Heavy Industry, Samsung Electronics, Южная Ко рея), целью которых является внедрение в своих странах пер спективных научных разработок. Подавляющее большинство этих разработок они вывезли из России.

С 2006 г. компанией применяется одна из наиболее перспективных технологий, позволяющая значительно увеличить срок службы как отдельных деталей, так и оборудования в целом.

Продукция, производимая на основе данной технологии, получила название «алмазоподобное покрытие». Это аморфное углеродное покрытие толщиной в 1 1,5 микрона с хорошей адгезией, наносимое методом импульсного плазменного распыления графита. Оно состоит из аморфной смеси sp3 связей, свойственных алмазу, и sp2 связей, характерных для графита, и обладает прочностью алмаза и скользкостью графита, что существенно повышает ресурс использования изделий с подобным напылением. В 2009 г. на данное изобретение был получен патент (приоритет с 2007 г.).

В 2010 г. за данный проект компания получила звание лауреата конкурса «100 лучших предприятий в области инноваций и научных разработок» и удостоена почетных наград диплома лауреата конкурса и золотой медали «100 лучших предприятий в области инноваций и научных разработок». Награды подписывали и вручали: нобелевский лауреат, академик РАН Ж.И. Алферов, председатель Комитета Государственной Думы по науке и наукоемким технологиям академик РАН В.А. Черешнев и другие крупнейшие российские ученые.

© Специальные технологии, 2014

Что такое PVD, DLC и IP покрытие часов

Что такое PVD, DLC и IP покрытие часов

В часовом деле наиболее распространёнными покрытиями корпусов часов и браслетов являются PVD, DLC и IP покрытия. При выборе часов покупатели часто сталкиваются с этой характеристикой товара, но не все знают смысловую нагрузку этих понятий. Итак, рассмотрим подробнее каждое из них.

В процессе нанесения PVD покрытия (Physical vapor deposition) используется несколько способов напыления путём конденсации пара наносимого материала – титана или циркония. Этот процесс производится в вакууме при температуре 150-500°С.

Этапы нанесения PVD покрытия:

— в вакууме создаётся пар из частиц вещества, которое будет служить напылением;

— происходит столкновение молекул металла в вакууме;

— этот пар из PVD-металла конденсируется на корпусе часов, образуя плёнку толщиной всего до 5 микрон.

Ключевой момент: процесс нанесения PVD покрытия не подразумевает никаких химических реакций.

После нанесения PVD корпус часов не требует никакой дополнительной обработки. Покрытие не имеет микротрещин, изделие приобретает глубокий матовый цвет без бликов.

Поверхность часов с PVD покрытием гораздо более устойчива к механическим повреждениям извне, к стираниям и царапинам, чем у часов без покрытия. Этот вид покрытия отлично защищает металл от появления ржавчины, что особенно важно для дайверов. Благодаря PVD покрытию, часы сохраняют свой первоначальный вид в течение как минимум 10-15 лет.

На сегодняшний день этот способ покрытия получил широкое применение не только в часовом деле, но и в других важных сферах: диски автомобилей, огнестрельное и холодное оружие, медицинские инструменты, некоторые приборы космической отрасли.

Плюсы PVD покрытия очевидны – значительно увеличивается надёжность и срок службы часов. В салонах «Шатель» представлен широкий ассортимент часов с чёрным, розовым, жёлтым, синим, серым и бронзовым PVD покрытием.

DLC (Diamond-like-carbon) – одна их самых лучших разновидностей покрытия. В переводе с английского означается «Углерод с алмазными свойствами». DLC наносится на металл вакуумным конденсатором, но в отличие от классического черного PVD, основой которого является оксид хрома или карбид титана, в DLC поверхность металла защищает особая пленка из углерода, по характеристикам прочности сравнимого со своим ближайшим родственником — алмазом. В итоге получается часовой корпус, устойчивый к сильнейшим механическим повреждениям. Углеродное покрытие с алмазными свойствами так же обеспечивает повышенное сопротивление воздействию электричества и химических веществ.

Интересный факт: если на нержавеющий метал даже среднего качества наносится DLC покрытие, то его срок службы увеличивается от одной недели до 85 лет!

В ассортименте всех швейцарских часовых брендов, представленных в салоне «Шатель» есть часы с DLC покрытием.

Третий распространённый вид покрытия часов – IP покрытие. По сути это разновидность рассмотренного выше PVD покрытия. В процессе нанесения IP покрытия на корпусы и браслеты часов применяется титан или его сплавы. На металл направляется поток ионов наносимого материала, в результате чего на корпусе и браслете часов получается IP слой толщиной всего в 1-2 микрона. Между двумя материалами – нержавеющей сталью и ионами титана/титанового сплава образуется гипоаллергенная прослойка.

Такое покрытие также обеспечивает надёжную защиту от внешних механических повреждений. В целом PVD и IP покрытие по сроку службы идентичны.

Разумеется, наручные часы с PVD и DLC покрытием корпусов и браслетов выглядят эффектно. Однако мы можем предложить также швейцарские часы с золотым корпусом из белого золота, великолепные модели из розового золота и 18-каратного золота, а также часы с титановым корпусом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *