Tá cáil ar sciatháin charbóin cosúil le diamant (DLC) as a gcáilíochtaí meicniúla agus triobolaíocha eisceachtúla. Úsáidtear modhanna taiscthe gaile fisiceacha amhail spútaradh, bhíoma ian, taiscthe léasair cuislithe, agus córais stua folúis catóideacha go coitianta chun na sciatháin seo a chruthú.
Ach, cad é an difríocht idir sciath DLC agus sciath PVD? Cén chaoi a bhfuil sciath DLC níos fearr ná sciath PVD?
Is modh é PVD, nó Taisceadh Fisiciúil Gaile, a bhaineann le galú miotal éagsúil agus ansin iad a chur i sraitheanna ar dhromchla i bhfolús téite. Is modh chun cinn é sciath DLC le haghaidh sciath tanaí scannáin. Is é an príomhdhifríocht ná go n-úsáideann DLC cineál carbóin seachas spraeáil ar ghrúpa miotal.
Tá méid adamhach beag ag carbóin, idir ~0.15 agus ~0.22 nm ar trastomhas, agus dá bhrí sin is féidir leis scannán tiubh a chruthú le fachtóir pacála ard.
Grianghraf le Máistir on Unsplash
Bhuel, i gcás fhormhór na bpróiseas taiscthe, is ionann an mheicníocht bhunúsach: tugtar méid áirithe fuinnimh d’adaimh charbóin agus buaileann siad isteach sa tsubstráit iad. Mar sin féin, bíonn méid athraitheach fuinnimh in aghaidh an aonaid ian ag gach próiseas taiscthe. Soláthraíonn próisis taiscthe éagsúla bratuithe DLC le hairíonna difriúla.
Comhlíonann an bheirt acu an fheidhm chéanna, ach soláthraíonn DLC bailchríoch níos airde, níos marthanaí agus níos frithsheasmhach in aghaidh scríobtha.
Tá tóir ag méadú ar sciatháin DLC sa tionscal mar gheall ar a n-airíonna meicniúla agus triobolaíocha níos fearr. Tá sciatháin DLC neamhghníomhach ó thaobh ceimice de, bith-chomhoiriúnach, agus frithsheasmhach in aghaidh ocsaídiúcháin, agus tá cobhsaíocht theirmeach suas le ... acu. 300 ° C.
Rinne Schmellenmeier cur síos ar sciatha carbóin a táirgeadh le plasma urscaoilte lonrúil i láthair gás aicéitiléine den chéad uair i 1953Léirigh an ciseal carbóin friotaíocht mhaith in aghaidh scríobtha agus cruas. Mar gheall ar an gcion méadaithe cosúil le diamant agus na hairíonna a aimsíodh sna bratuithe, tugtar DLC ar bhratuithe carbóin de réir a chéile.
Conas a dhéantar sciath DLC a thaisceadh? Cad iad na teicnící a úsáidtear le haghaidh sciath scannáin tanaí DLC?
Déanaimis é seo a iniúchadh go mion.
Teicnící Taiscthe DLC
Le roinnt blianta anuas, tá eolaithe ag déanamh turgnamh le modhanna iomadúla chun sraitheanna carbóin cosúil le diamant (DLC) a ghiniúint. Is féidir na teicnící taiscthe DLC a chatagóiriú ina dTaiscthe Fisiciúil Gaile (PVD) agus Taiscthe Ceimiceach Gaile (CVD) agus is iad sin an dá phríomh-mhodh chun sraitheanna DLC a chruthú.
Is solad (graifít) an fhoinse carbóin sa mhodh PVD, ach is gás (hidreacarbóin amhail meatán) an fhoinse carbóin sa chur chuige CVD. Is cineálacha PVD iad na próisis stua, spútar, agus gaile léasair.
Is modhanna CVD iad minicíocht raidió (RF), sruth díreach (DC), tomhasaire ianúcháin Penning (PIG), agus féin-urscaoileadh. Léiríonn an figiúr thíos an CVD plasma urscaoilte RF, CVD plasma PIG, agus PVD stua a d'úsáideamar.
Is féidir an teicníc taiscthe a chatagóiriú ina sé chineál de chur chuige bunaithe ar leitheadúlacht feiniméan nó ar an gcineál idirghníomhaíochta fisiceach, ceimiceach nó fisiciceimiceach ar an gcroílár nó ar an tsubstráit: meicniúil, teirmimeicniúil, teirmeach, leictriceimiceach, ceimiceach agus fisiceach.
Is iad na teicnící taiscthe gaile ceimicigh le cúnamh plasma (PACVD) na cinn is forleithne a úsáidtear ina measc. Cuireann na teicneolaíochtaí seo ar chumas foirmiú sraitheanna ag teochtaí ísle trí phróisis cheimiceacha a ghníomhachtú sa chéim gháis, arb é plasma ísealteochta é.
Teicnící Táirgthe DLC
Struchtúr adamhach
Cén cineál nascadh adamhach is cúis le dea-airíonna meicniúla DLC?
Cruthaíonn adaimh charbóin trí chineál difriúla nasc: sp1, sp2, agus sp3. Cruthaítear alótróp carbóin, amhail graifít agus diamant, trí chumraíochtaí nasctha éagsúla idir adaimh charbóin. Mar thoradh air sin, imríonn na patrúin nasctha adamhacha a chruthaíonn an micreastruchtúr ról lárnach i gcáilíochtaí ábhartha a spreagadh, lena n-áirítear cruas, modúl Young, diana nó frithchuimilt, agus caitheamh, i measc rudaí eile.
Treochtaí Feabhsúcháin i sciath DLC
Conas is féidir linn an sciath DLC a fheabhsú? Cad iad na treochtaí is déanaí atá ar fáil chun feabhas a chur ar sciath DLC?
Thosaigh an treocht feabhsúcháin i sciath DLC agus dópáil eilimintí eachtracha á húsáid chun tréithe DLC a fheabhsú go luath 1990sChun na hairíonna inmhianaithe a bhaint amach, rinneadh bratuithe DLC a chomhspútaráil le réimse comhpháirteanna. I measc na n-eilimintí a úsáideadh chun feabhas a chur ar chreimeadh bhí stibiam, iaidín, agus nítrigin le haghaidh cáilíochtaí leictreacha, cróimiam agus tíotáiniam le haghaidh greamaitheachta, frithchuimilte, agus caitheamh, airgead agus fluairín chun críocha míochaine, copar le haghaidh frith-shalaithe, agus siorcóiniam.
Mar sin féin, fuarthas amach go bhfuil gá le comhréiteach a dhéanamh ar thréithe eile chun feabhas a chur ar cháilíochtaí roinnt DLC le dópáil eilimintí eachtracha.
Tá go leor staidéar déanta chun déine agus frithchuimilt DLC a mhéadú trí eilimintí miotail a dhópáil sa raon 0.2 faoin gcéad go 20% chun cúiteamh a dhéanamh as cruas agus ráta caitheamh DLC. Is beag taighde atá foilsithe ar chruas, diana, strus, frithchuimilt agus caitheamh DLC i ndáil le dópáil miotail.
Mar shampla, má laghdaítear an strus iarmharach ó 2.5 go 0.5 GPa agus an chomhéifeacht frithchuimilte ó 0.12 go 0.03 le 18 faoin gcéad alúmanaim, laghdaítear an cruas ó 24 go 8 GPa agus méadaítear an ráta caitheamh ó 2.5*3^10^-8 go 13*3^10^-8 mm3 /Nm.
Ar an gcaoi chéanna, laghdaíonn dópáil tíotáiniam i DLC an strus iarmharach ó 0.9 go 0.3 GPa agus an comhéifeacht frithchuimilte ó ~1.0 go ~0.05, ach laghdaíonn sé an cruas freisin ó ~10.5 go ~9 GPa.
Feabhsú i sciath DLC le nana-chomhchodán DLC dópáilte
Foshraith le haghaidh sciath DLC
Cén cineál foshraithe is féidir a úsáid le haghaidh sciath DLC? An bhfuil aon réamhchóireáil ag teastáil don foshraith?
Tá réimse leathan foshraitheanna ann ar féidir iad a úsáid le haghaidh sciath DLC. Ach, caithfidh an foshraith an chuid is mó den ualach feidhmeach a iompar ach bíonn ciseal nádúrtha an-tanaí ag sciatha DLC. Mar sin, tarlóidh dífhoirmiú plaisteach mura bhfuil an foshraith láidir go leor chun an t-ualach teagmhála agus dá bhrí sin an sciath a sheasamh, rud a eascraíonn i dteip luath ar an sciath.
Le blianta beaga anuas, tá go leor airde tugtha ar an tasc chun airíonna sciath crua DLC a fheabhsú trí réamhchóireáil teirmiceimiceach ar an tsubstráit, rud a d’fhág gur forbraíodh modh nua ar a dtugtar cóireáil dhúbailte.
Tá níotráitiú plasma an tsubstráit chruach roimh thaisceadh sciath in úsáid go forleathan chun cáilíochtaí meicniúla an tsubstráit agus an sciath a fheabhsú. Tá sé léirithe go méadaíonn níotráitiú plasma an tsubstráit chruach cumas iompair ualaigh an chomhchoda sciath-tsubstráit.
B’fhéidir nach ngreamaíonn an DLC go díreach leis an tsubstráit i gcásanna áirithe (cruach dhosmálta cóireáilte). Ag an am céanna, úsáideadh ábhair shraithe idirmheánacha chun na bratuithe DLC a chríochnú d’fhonn greamaitheacht a fheabhsú.
Feidhmíocht thríbheolaíoch sciath DLC
Cad iad na feidhmíochtaí triobolaíocha atá ag sciath DLC i dtimpeallacht tais agus thirim? Cé mhéad tairbhe atá ann?
I gcomparáid le hábhair mhóra agus dromchlaí brataithe eile atá frithsheasmhach in aghaidh caitheamh, bíonn frithchuimilt íseal agus friotaíocht iontach caitheamh ag bratuithe carbóin cosúil le diamant (DLC). Bíonn tionchar mór ag an timpeallacht máguaird ar fheidhmíocht frithchuimilte agus caitheamh scannán DLC, lena n-áirítear atmaisféar gáis, taise agus teocht. Bíonn frithchuimilt íosta ag scannáin DLC ard-hidriginithe i dtimpeallachtaí tirime agus táimhe, ach bíonn frithchuimilt agus caitheamh ard ag scannáin DLC saor ó hidrigin.
I dtimpeallacht tais, bíonn comhéifeacht frithchuimilte an dá chineál scannán DLC cosúil, idir 0.05 agus 0.2, agus soláthraíonn scannáin DLC saor ó hidrigin an fhriotaíocht caitheamh is fearr. Na gnéithe triobolaíocha tairbhiúla a bhaineann le scannáin DLC hidriginithe féadfar iad a bhriseadh ag teochtaí arda mar gheall ar sceitheadh hidrigine agus graifítiú struchtúr an scannáin ag teochtaí ísle. Ar an láimh eile, is féidir leis na scannáin DLC saor ó hidrigin teochtaí níos airde a sheasamh in ainneoin go bhfuil comhéifeacht frithchuimilte níos airde acu.
I gcomparáid leis an gcuid is mó d’ábhair mhóra, is féidir bratuithe DLC a mheas mar bhratuithe íseal-fhrithchuimilte a bhfuil friotaíocht mhór caitheamh acu, amhail bratuithe ceirmeacha atá frithsheasmhach in aghaidh caitheamh cosúil le TiN. I dtimpeallacht ghnáth, tá comhéifeacht frithchuimilte de thart ar ... ag TiN 0.5 i gcomparáid le cruach, ach bíonn luach frithchuimilte níos lú ná 0.2 ag scannáin DLC. I gcomparáid le cruach atá bealaithe ar theorainn i gcomparáid le teagmhálacha cruach, is minic a thaispeánann bratuithe DLC leibhéil frithchuimilte comhchosúla i dteagmhálacha neamhbhealaithe.
Páirteanna feithicleach brataithe le DLC
I dteagmhálacha sleamhnáin, sáraíonn bratuithe DLC formhór na n-ábhar agus na mbratuithe atá frithsheasmhach in aghaidh caitheamh, toisc go bhfuil rátaí caitheamh scannán DLC dhá nó trí ord méide níos ísle ná, mar shampla, bratuithe TiN.
Rialaíonn an teicníc taiscthe agus na paraiméadair taiscthe raon leathan comhdhéanamh agus struchtúr i scannáin DLC. Mar a pléadh i dtaighde éagsúla, bíonn tionchar ag comhdhéanamh an scannáin, chomh maith leis na paraiméadair tástála (ualach agus luas), timpeallacht tástála, teocht, agus ábhar an fhrith-aghaidhe, ar fheidhmíocht frithchuimilte agus caitheamh scannán DLC.
Airíonna Sciath DLC
Cé mhéad sciath DLC atá cobhsaí? Cén cineál airíonna ba chóir a chur san áireamh?
Tá bratuithe DLC neamhghníomhacha ó thaobh ceimice de, bith-chomhoiriúnacha, agus frithsheasmhach in aghaidh ocsaídiúcháin, agus tá cobhsaíocht theirmeach suas le acu. 300 ° CMar sin féin, sa bhreis ar na buntáistí thuasluaite, bíonn strusanna móra iarmharacha agus diana íseal ag bratuithe DLC, rud a chuireann srian ar a n-úsáid i raon leathan feidhmchlár, go háirithe i dtéarmaí feidhmíochta meicniúla.
Is tréithe iad cruas ard, friotaíocht caitheamh, comhéifeacht frithchuimilte íseal, insliú ard, cobhsaíocht cheimiceach ard, cumais bhacainn gáis arda, cáilíochtaí frithdhó arda, bith-chomhoiriúnacht ard, agus tréscaoilteacht infridhearg ard go léir de chuid scannán DLC. Íseal-theocht (200 ° CIs féidir scannáin DLC le dromchlaí cothroma a dhéanamh.
Feidhmchláir Thionsclaíocha
Tá bratuithe carbóin cosúil le diamant (DLC) tagtha chun cinn mar an réiteach is fearr d’fheidhmchláir fhisiciúla éilitheacha ina mbíonn comhpháirteanna faoi réir ualaí arda nó frithchuimilt, caitheamh agus teagmháil iomarcach le páirteanna eile i saol na scannán tanaí atá frithsheasmhach in aghaidh caitheamh. Ní féidir ach le cruas mór sciath DLC, mar aon le comhéifeacht frithchuimilte íseal, cosc a chur ar chodanna ó phoill a chur orthu féin, ó ghallú, ó ghabháil agus ó theip orthu sa deireadh sa réimse sna coinníollacha seo.
Go ginearálta, úsáidtear bratuithe DLC le haghaidh go leor de na feidhmeanna a bhfuil béim curtha ar bhratuithe PVD dóibh - seachas ionstraimí gearrtha a bhíonn faoi réir teochtaí oibriúcháin arda. Tá bratuithe DLC thar a bheith tairbheach nuair is mian leo caitheamh agus frithchuimilt a laghdú. Soláthraíonn bratuithe DLC bailchríoch dhubh atá taitneamhach don tsúil freisin.
Seo roinnt samplaí d’fheidhmchláir choitianta:
- Gluaisteán: Úsáidtear bioráin loine agus airm luascáin i ngluaisteáin.
- Leighis: ionstraimí máinliachta, próistéisí
- Airm tine: Is samplaí d'airm tine iad sleamhnáin piostail, bairillí agus iompróirí bolta.
- Comhpháirteanna tionsclaíocha: Is samplaí de chomhpháirteanna agus innealra tionsclaíocha iad loiní, loiníní, giaranna, agus séalaí meicniúla.
- Múnlú insteallta: Úsáidtear básanna, bioráin teilgthe, agus páirteanna meaisín sleamhnáin i múnlú insteallta.
- Earraí Tomhaltóra: Is samplaí d'earraí tomhaltóra iad uaireadóirí láimhe, seodra agus clubanna gailf.
D’fhéadfaí ábhair atá brataithe le DLC a úsáid freisin chun saol agus éifeachtacht tóireadóirí leighis, catéadair, agus ionchlannáin chairdiacha a fhadú. Tá DLC cóimhiotail le miotail fhrithmhiocróbacha cosúil le hairgead freisin; ní hamháin go laghdaíonn airgead strusanna comhbhrúite, ach tá airíonna frithbhaictéaracha aige freisin. In ainneoin go bhfuil go leor oibre déanta cheana féin, tá gá le níos mó taighde chun feistí leighis bunaithe ar DLC a chruthú agus a thráchtálú.
Conclúid
Tá cosúlachtaí idir sciath PVD agus sciath DLC i meicníochtaí taiscthe. Mar gheall ar an méid beag adamhach carbóin, is féidir leis ciseal tiubh a chruthú le fachtóir pacála ard. Is dhá phríomh-mhodh iad taiscthe fisiceach gaile (PVD) agus taiscthe ceimiceach gaile (CVD) chun sciath DLC a thaisceadh.
Tá trí chineál nasctha sp1, sp2, agus sp3 ann atá freagrach as dea-airíonna meicniúla. Is féidir sciath DLC a fheabhsú trí dhópáil le heilimintí eile. Is féidir raon leathan foshraitheanna a úsáid le haghaidh sciath DLC. Ach, tá go leor airde faighte ag réamhchóireáil foshraithe agus tugtar cóireáil dhúbailte air.
Léiríonn sciath DLC an fheidhmíocht triobeolaíoch is fearr i dtimpeallachtaí taise agus tirime araon. Tá an sciath seo cobhsaí suas le 300 ° CTá úsáid fhorleathan ag sciath DLC i gcomhpháirteanna gluaisteán, leighis, múnlú insteallta agus tionsclaíocha.
An raibh sé cabhrach duit? Má tá aon tuairimí eile agat faoin mblag seo, cuir in iúl dúinn trí thrácht a dhéanamh thíos.
