摩擦学是一门研究相对运动表面间的摩擦、磨损和润滑以及相关问题的学科，是节能、减排、降耗的重要手段，对当今环境、能源及经济等领域都有着重大影响。DLC类金刚石涂层就具有低摩擦系数、高耐磨的优异性能，可以实现超低摩擦行为，是潜力很大的固体润滑材料，在切削刀具、机械密封以及生物医学等行业有着都有广泛应用。DLC涂层超低摩擦产生原因有很多，究其根本在于滑动界面之间以及滑动界面与周围环境之间的化学、物理和机械相互作用。为了确保DLC涂层的低摩擦系数，要削弱相关因素的影响。下面，小编为大家分析一下哪些因素影响DLC涂层摩擦系数吧。
一、表面粗糙度的影响
机械摩擦理论认为摩擦起源于粗糙表面的互锁。粗糙表面会导致机械互锁效应，从而产生高摩擦(特别是在跑合阶段或者试验开始阶段)。根据此理论，减少或者消除DLC膜表面粗糙度可降低摩擦因数，甚至实现摩擦因数低至0.002的超低摩擦。不过需要注意的是，DLC膜表面粗糙度降低到一定程度时，表面越光滑，摩擦因数反而越大，因为减少甚至消除表面粗糙度后，表面分子间的相互作用力会成为产生摩擦的主要原因。
二、分子间相互作用力的影响
从微观角度分析，界面原子间的短程或长程作用力决定了摩擦力的强度，包括较强相互作用：金属键、共价键和离子键等；较弱相互作用：π-π相互作用，范德华力，静电力和毛细力等。
1、共价键相互作用
摩擦副相对滑动过程中，DLC膜表面sp3相碳原子中未成键的σ键易跨界面生成共价键：一种是上下表面的悬挂键之间形成C-C键；另一种是悬挂键与其他元素形成共价键，例如C-O-C键。共价键会导致较强的粘着作用，这是DLC涂层中摩擦力的主要来源。
2、π-π相互作用
π-π相互作用也被称为元堆积作用：DLC涂层中环状结构之间的一种非共价的相互吸引作用，作用范围大于范德华半径，这种作用力很弱，对摩擦因数影响较小。
DLC类金刚石涂层
3、范华德力
范德华力没有饱和性和方向性，无论何种分子都有范德华力，只不过强弱不同。DLC膜的摩擦主要是受范德华力中的色散力影响。而色散力与分子间的间距有关，当分子间的距离足够近，达到范德华半径范围之内，范德华力才会起作用。如果DLC膜表面粗糙度大于范德华半径，范德华力对DLC膜的摩擦影响是非常小的。
4、静电力
静电力是长程力，在滑动过程中DLC涂层表面一般会积累静电电荷，从而产生静电吸引或者排斥作用。
5、毛细力
在高度潮湿的空气中，水蒸汽容易凝结在亲水性的滑动表面，当滑动接触的表面被牵引力拉开时，水会在DLC涂层和对偶表面之间粗糙的接触点上形成一个纳米级的凹形弯月面水层，同时在靠近接触点的位置形成轴对称的水桥，由于表面水层的内部压力更低而产生作用在接触面上的弯月面力或毛细力，且随环境中相对湿度的增加而增加，从而导致摩擦因数的增加。
上述即是哪些因素影响DLC涂层摩擦系数的大致介绍，可以看出，要想实现DLC涂层低摩擦系数，就要降低涂层表面粗糙度，然后尽量消除涂层表面悬挂键避免生成共价键，在此基础上设法减小π-π相互作用、范德华力、静电力以及毛细力。
客服1