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CVD-diamond nanoparticle synthesis for DLC film application
Journal of Nanoparticle Research ( IF 2.1 ) Pub Date : 2020-09-22 , DOI: 10.1007/s11051-020-05018-y
Rebeca Falcão Borja de Oliveira Correia , Cristiane C. Wachesk , Carolina R. Hurtado , Djoille D. Damm , Thalita Sani Taiariol , Dayane Batista Tada , Getulio Vasconcelos , Evaldo J. Corat , Vladimir J. Trava-Airoldi

Diamond-like carbon (DLC) films have been extensively applied as a solid lubricant and as a protective coating due to their attractive chemical, mechanical, and tribological properties. Furthermore, these properties of DLC coatings can be improved with the incorporation of nanoparticles of different materials, especially diamond nanoparticles (DNPs). Herein, the incorporation of chemical vapor deposition (CVD) DNPs was done from a deionized aqueous colloidal solution by using a controlled pulsed valve, which is an innovative aspect of this work. The CVD DNPs were pulverized into the plasma region and incorporated in the DLC films bulk with controllable size particle distribution and density. In addition, an enhanced process to obtain DNPs with suitable size distribution was established by using a high energy ball milling technique, centrifugation, and a special chemical cleaning process. The DLC films were deposited on a metallic substrate via a modified, pulsed DC plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) technique, with an additional cathode. X-ray diffractometry (XRD) and scanning electronic microscopy (SEM) techniques showed that an aqueous colloidal solution of high-purity DNPs with a mean diameter of 32 nm was obtained. Dynamic light scattering (DLS) results showed that it is possible to control particle size distribution by varying the milling and centrifugation time lengths. Therefore, a valuable result was that DLC films could be deposited with DNPs by using clean water without affecting deposition rate, the adhesion between the DLC films and substrates, the structural quality of the film, and keeping lower coefficient of friction.



中文翻译:

用于DLC膜的CVD金刚石纳米粒子合成

类金刚石碳(DLC)膜由于其具有吸引力的化学,机械和摩擦学性能,已被广泛用作固体润滑剂和保护涂层。此外,通过掺入不同材料的纳米颗粒,尤其是金刚石纳米颗粒(DNP),可以改善DLC涂层的这些性能。在此,通过使用受控脉冲阀从去离子胶体水溶液中掺入化学气相沉积(CVD)DNP,这是这项工作的一个创新方面。将CVD DNP粉碎成等离子区域,并以可控制的粒度分布和密度掺入DLC薄膜中。此外,通过使用高能球磨技术,离心,以及特殊的化学清洗工艺。通过改良的脉冲直流等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术将DLC膜沉积在金属基材上,并带有一个额外的阴极。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术表明,获得了平均直径为32nm的高纯度DNP的胶体水溶液。动态光散射(DLS)结果表明,可以通过改变研磨和离心时间来控制粒度分布。因此,有价值的结果是,可以通过使用纯净水在不影响沉积速率,DLC膜与基材之间的粘附力,膜的结构质量以及保持较低的摩擦系数的情况下用DNP沉积DLC膜。通过改良的脉冲直流等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术将DLC膜沉积在金属基材上,并带有一个额外的阴极。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术表明,获得了平均直径为32nm的高纯度DNP的胶体水溶液。动态光散射(DLS)结果表明,可以通过改变研磨和离心时间来控制粒度分布。因此,有价值的结果是,可以通过使用纯净水在不影响沉积速率,DLC膜与基材之间的粘附力,膜的结构质量以及保持较低的摩擦系数的情况下用DNP沉积DLC膜。DLC膜通过改进的脉冲DC等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术沉积在金属基材上,并带有一个额外的阴极。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术表明,获得了平均直径为32nm的高纯度DNP的胶体水溶液。动态光散射(DLS)结果表明,可以通过改变研磨和离心时间来控制粒度分布。因此,有价值的结果是,可以通过使用纯净水在不影响沉积速率,DLC膜与基材之间的粘附力,膜的结构质量以及保持较低的摩擦系数的情况下用DNP沉积DLC膜。带有附加阴极的脉冲直流等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术表明,获得了平均直径为32nm的高纯度DNP的胶体水溶液。动态光散射(DLS)结果表明,可以通过改变研磨和离心时间来控制粒度分布。因此,有价值的结果是,可以通过使用纯净水在不影响沉积速率,DLC膜与基材之间的粘附力,膜的结构质量以及保持较低的摩擦系数的情况下用DNP沉积DLC膜。带有附加阴极的脉冲直流等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术表明,获得了平均直径为32nm的高纯度DNP的胶体水溶液。动态光散射(DLS)结果表明,可以通过改变研磨和离心时间来控制粒度分布。因此,有价值的结果是,可以通过使用纯净水在不影响沉积速率,DLC膜与基材之间的粘附力,膜的结构质量以及保持较低的摩擦系数的情况下用DNP沉积DLC膜。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术表明,获得了平均直径为32nm的高纯度DNP的胶体水溶液。动态光散射(DLS)结果表明,可以通过改变研磨和离心时间来控制粒度分布。因此,有价值的结果是,可以通过使用纯净水在不影响沉积速率,DLC膜与基材之间的粘附力,膜的结构质量以及保持较低的摩擦系数的情况下用DNP沉积DLC膜。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术表明,获得了平均直径为32nm的高纯度DNP的胶体水溶液。动态光散射(DLS)结果表明,可以通过改变研磨和离心时间来控制粒度分布。因此,有价值的结果是,可以通过使用纯净水在不影响沉积速率,DLC膜与基材之间的粘附力,膜的结构质量以及保持较低的摩擦系数的情况下用DNP沉积DLC膜。动态光散射(DLS)结果表明,可以通过改变研磨和离心时间来控制粒度分布。因此,有价值的结果是,可以通过使用纯净水在不影响沉积速率,DLC膜与基材之间的粘附力,膜的结构质量以及保持较低的摩擦系数的情况下用DNP沉积DLC膜。动态光散射(DLS)结果表明,可以通过改变研磨和离心时间来控制粒度分布。因此,有价值的结果是,可以通过使用纯净水在不影响沉积速率,DLC膜与基材之间的粘附力,膜的结构质量以及保持较低的摩擦系数的情况下用DNP沉积DLC膜。

更新日期:2020-09-22
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