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            過濾陰極真空電弧鍍膜設備技術在工程中的應用

            發布日期:2016-08-20 00:00 來源:http://www.aura-b.com 點擊:

            過濾陰極真空電弧鍍膜設備技術在工程中的應用

            為考核鍍膜工藝的穩定性和鍍膜耐磨性的重復性,鍍膜設備對84爐高速鋼試片和50爐裝于不同位置的142片不銹鋼試片鍍非晶金剛石膜120~150nm后進行耐磨性試驗,結果分別示于圖2和圖3。圖2表明,在高速鋼基材上,非晶金剛石膜的最低耐磨壽命為21410轉,最高壽命為63996轉,在30000~50000轉范圍占73.81%。圖3表明,不銹鋼基材上非晶金剛石膜耐磨壽命為4800~36000轉,其中大于12000轉的占83.8%,可見所用的鍍膜設備和工藝制備的非晶金剛石膜的質量穩定性是很好的。


            在實驗室標準栓盤磨損條件下,鍍非晶金剛石膜后,高速鋼的耐磨性提高106~319倍;不銹鋼的耐磨性提高480~3600倍。在這些基材上,雖然鍍膜很薄,但可極其有效地提高耐磨性。


            2.6.非晶金剛石膜的耐候性


            據用戶反映,一些單位鍍制的類金剛石膜放置三個月后有鍍層剝落、起皮現象,更擔心在長期紫外線照射下有結合力下降,結構退化之虞。為此,我們對非晶金剛石膜進行室外曝露試驗,強紫外線照射試驗和鹽水煮沸試驗,以考核非晶金剛石膜的耐候性。


            2.6.1.戶外曝露試驗:


            用5件手表玻片為基材,鍍30~40nm非晶金剛石膜,曝于戶外(西安地區),100天后,取回試件進行檢測,在體視顯微鏡下,放大80倍觀測,未發現鼓泡,起皮剝落現象。經作栓-盤磨損試驗,其耐磨性與戶外暴露前相同,沒有明顯變化。


            2.6.2.強紫外線照射試驗


            用載玻片作基材,鍍30~40nm非晶金剛石膜,置于3300W/m2的強紫外光下,鍍膜機照射240小時后,取出進行測試。在80倍顯微鏡下觀測,未發現鼓泡,起皮剝落現象,而且其耐磨性與光照前無差別。


            2.6.3.鹽水煮沸試驗


            用Φ40×15mm的Al-Si視窗玻璃3件作基材,鍍40~50nm非晶金剛石膜,在5%NaCl水溶液中煮沸4小時,然后取出空冷至室溫。經2個煮沸-冷卻循環后,在顯微鏡下觀察,未發現鼓泡,起皮剝落現象。


            以上試驗表明,在玻璃基材上沉積非晶金剛石膜,具有非常優異的耐候性能,鍍膜不變質,有足夠的結合力。


            2.7.非晶金剛石膜的耐蝕性能


            2.7.1.鹽霧試驗


            用Cu/Ni/Au電鍍件為基材,其表面金層厚度為30~50nm,按ISO3768-76中性鹽霧試驗標準,在FQY025鹽霧試驗箱中進行鹽霧試驗,介質為5%NaCl水溶液,溫度為37℃,未鍍膜和鍍20~30nm非晶金剛石膜試片各5件。試驗結果表明,鍍非晶金剛石膜試件,經受120~240小時鹽霧試驗后,試件表面無任何腐蝕斑點,金層色澤和試驗前一樣,無任何改變。而未鍍膜件經40~90小時后,則出現大量腐蝕斑點,無法擦除,或用抹布擦拭,金層即剝落。這些試驗結果表明,即使只鍍20~30nm厚的非晶金剛石膜,亦可有效提高電鍍金件的耐蝕性能。


            2.7.2.銀幣鍍非晶金剛石膜的耐硫化銨腐蝕試驗


            用Φ50mm,純度為99.9%的銀幣為基材,其上有文字和圖案,鍍覆50-60nm的非晶金剛石膜,按QJ458-88標準,用0.0006%(V/V)硫化銨溶液作腐蝕介質,用滴液管在試件上滴一滴試驗溶液,同時按動秒表,記下試件表面開始變成褐色或黑色的時間,以此耐腐蝕時間評價試件的耐蝕性。


            試驗結果表明,未鍍膜的銀幣,只經70秒,即變淡褐色,90秒為褐色。而鍍非晶金剛石膜的銀幣,直至20分鐘,未發現有任何變色痕跡。這說明鍍非晶金剛石膜后,銀幣的耐蝕壽命至少提高16倍。而厚度為50-60nm的非晶金剛石膜卻未改變銀幣的白亮光澤,兼之鍍層有優異的耐磨性。所以非晶金剛石膜是銀幣的優異防護鍍層。


            非晶金剛石膜是化學惰性的材料,在酸、堿、鹽等介質中均不會發生化學反應已為許多研究所證實。在鍍金件和銀幣上分別鍍20-30nm和50-60nm非晶金剛石膜,試件表現出優異的耐鹽霧腐蝕和硫化銨腐蝕能力,說明鍍膜已消除針孔,能對基材起完整的保護作用。而鍍膜這一特性,是得益于FCVA技術。


            2.8.非晶金剛石膜的透光性


            用玻璃和蘇拿牌樹脂鏡片作基材,鍍20-25nm的非晶金剛石膜,在TOPCON CL-100型焦度計上測定可見光透光率Vis,測定結果示于表6(表中Vis.pre為鍍前透光率,Vis.coat為鍍后透光率)。結果表明,非晶金剛石膜在厚度為20-25nm范圍內,對可見光是透明的,在玻璃和樹脂鏡片上,鍍膜后,透光率只降低2-4%。


            Table6 transparency test(20-25nm)

            SubstrateGlassPolyester

            No.Vis.pre Vis.coatVis.pre Vis.coat

            194% 91%99% 95%

            294% 91%99% 97%

            394% 92%99% 95%

            494% 91%99% 96%

            594% 91%98% 94%




            用Schott Borofloat玻璃作基材,鍍120nm非晶金剛石膜,在美國PE公司λ19型分光光度計上測定透光率,測定結果示于圖4。試驗表明,即使鍍膜厚度達120nm,外觀稍發褐色的鍍膜玻璃,在650nm波長下,其透光率仍可達72.5~74.5%,比未鍍玻璃(91.9%)降低17~19個百分點。從圖4可看出,鍍膜玻璃的透光率隨光波波長的增大而提高,依此外推,在紅外波段,其透光率會更好。一些研究亦已證明,這種非晶金剛石膜,在紅外波段,透光性更好,由于有抗反射作用,甚至有1~3%的增透效果。非晶金剛石膜的光學特性與其耐磨性,耐候性相結合,可作為許多光學元件的優良保護膜。 


            2.9.非晶金剛石膜的生物相容性


            生物相容性是指生命組織對非活性材料產生反應的一種性能。良好的生物相容性是非晶金剛石膜應用于醫學領域的前提條件。為查明非晶金剛石膜的生物相容性,我們與第四軍醫大學口腔醫學院協作,開展了非晶金剛石膜生物相容性的實驗研究。


            2.9.1.細胞毒性試驗


            用純鈦作基材,分A、B、C組,分別鍍105、140、175nm非晶金剛石膜,D組不鍍膜,E組為陽極對照材料――純銅,遵照ISO10993-5和GB/T16886.5標準要求,采用四甲基偶氮唑鹽微量酶反應比色法(MTT法),在樣片上進行細胞培養,并測定細胞增殖率(RGR),然后將各組RGR轉化為0-5級材料毒性評級。試驗結果列于表7和表8。結果顯示非晶金剛石膜的細胞毒性為0級,而且其細胞毒性略低于純鈦。


            Table7 MTT measurement (±s,n=5)

            setOD value

            3h5h7h

            A0.52±0.03***0.74±0.04***1.41±0.10***

            B0.54±0.06***0.78±0.01***1.30±0.04***

            C0.56±0.07***1.22±0.10***1.25±0.03***

            D0.45±0.010.74±0.021.07±0.09

            E0.22±0.010.28±0.050.47±0.05


            ***示材料OD值與陽性對照OD值有非常顯著性差異。


            Table8 RGR and material toxicity class

            set3d5d7d

            RGRtoxicityRGRtoxicityRGRtoxicity

            A118.20104.20138.20

            B122.70109.80127.40

            C127.30171.80122.50

            D102.30104.20104.90

            E50.2240.5346.13


            OD值:酶聯免疫檢測儀的光度值


            P值:個體在超出總體95%可信區間以外的概率。 


            相關標簽:鍍膜機

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