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Un recubrimiento de carbono tipo diamante (DLC) es un tipo especializado de recubrimiento de carbono con algunas propiedades similares al diamante. Hay numerosos tipos de máquinas disponibles para aplicar este recubrimiento de manera eficiente a las superficies de diversas herramientas y piezas.
Máquina de recubrimiento por pulverización catódica de blanco de carbono/grafito:
Este sistema simple muestra cómo el grafito o el carbono colocado bajo vacío, puede ser bombardeado por iones de alta energía para desplazar pequeñas partículas del material blanco. Estas partículas se mueven en dirección al sustrato previamente preparado, donde formarán una capa DLC. La rugosidad y el grosor de la capa pueden variar dependiendo de los parámetros que se dejen a debate.
Máquina de deposición de vapor basada en plasma:
El PVD a menudo se denomina proceso que puede referirse a varias técnicas de producción respaldadas por teorías físicas. Sin embargo, todas requieren que la pieza final se sumerja en un ambiente de plasma. Se pueden utilizar varias técnicas de preionización de plasma, como la descarga luminiscente entre dos electrodos y la excitación de microondas. Estos métodos mejoran la adhesión de las capas subsiguientes al sustrato. La siembra del recubrimiento DLC puede tener lugar mediante cualquiera de los métodos de generación de plasma, como el que se mencionó anteriormente, o introduciendo un aerosol de carbono/grafito en el reactor, donde un plasma de microondas lo descompondrá, ionizando las partículas de carbono que posteriormente formarán una capa en el sustrato.
Máquina de deposición química en fase vapor para recubrimientos DLC:
En la CVD, el material de recubrimiento se deposita en el sustrato mediante reacciones químicas. El metano y el hidrógeno pueden usarse en la fase gaseosa para depositar los átomos de carbono que forman la capa DLC en la superficie del sustrato. El proceso generalmente se lleva a cabo en una cámara de alto vacío.
Máquina de haz láser para aplicar recubrimientos DLC:
En esta máquina, solo se necesitan algunos componentes más esenciales, como un gas de servicio específico (oxígeno y acetileno u otros), un espejo y una obturador. Se utiliza un haz láser enfocado para calentar el sustrato a una temperatura específica (generalmente alrededor de 400 °C) y el polvo de grafito a otra temperatura más alta. Cuando ambas partes se han calentado a la temperatura requerida, el gas se mueve con el espejo oscilante para desarrollar un recubrimiento DLC en el sustrato.
Haces de iones en recubrimientos DLC:
Otro método para aplicar DLC a un sustrato se llama deposición asistida por haz de iones (IBAD). La parte crítica de este enfoque es la fuente de iones, que genera los iones inyectados a través de una abertura específica para ayudar a la deposición de los átomos de carbono que forman la capa DLC y para mejorar la adhesión de la capa al sustrato.
La clave para disfrutar de los beneficios de los recubrimientos DLC es un mantenimiento adecuado. Preste atención al material del sustrato y asegúrese de que haya un enlace limpio y libre de contaminantes. Cualquier impureza en cualquiera de las superficies puede afectar la resistencia de la capa adhesiva. Utilice una imprimación adecuada para el recubrimiento.
El grosor de los recubrimientos puede variar de 5 micrómetros a varios cientos de micrómetros, dependiendo del artículo que se recubra y su uso previsto. Las capas más fuertes y gruesas pueden soportar impactos más significativos, pero podrían ser menos flexibles. Una capa más delgada y altamente elástica puede soportar mejor la flexión continua, pero ofrece una menor dureza superficial. El uso de recubrimientos multicapa con propiedades variables en cada capa puede optimizar el rendimiento combinando la dureza superficial con la flexibilidad.
Un sustrato como el titanio o el acero retendrá bien el recubrimiento debido a su alto nivel de adhesión. Sin embargo, los materiales más delicados como el magnesio o el cobre podrían sufrir daños durante la aplicación o eliminación del recubrimiento. El proceso de eliminación puede implicar la ablación láser o soluciones de grabado, que solo funcionan en sustratos específicos. Alternativamente, SAPHI Coatings proporciona un bloqueo digital que solo se puede abrir mediante un código específico, eliminando la necesidad de eliminación con productos químicos.
El recubrimiento de una herramienta en ambos lados proporcionará una capa distribuida uniformemente. Los recubrimientos generalmente se realizan en una cámara de vacío dentro de la máquina PVD. El pretratamiento exhaustivo de la cámara eliminará incluso los elementos traza de humedad y oxígeno, mejorando la calidad del recubrimiento.
El cuidado al limpiar los artículos recubiertos también prolongará su vida útil. Utilice solo materiales no abrasivos para limpiar los artículos recubiertos. Hay disponibles productos de limpieza especializados que no son abrasivos pero sí efectivos. Al manipular artículos con un acabado DLC, tenga cuidado de no aplicar presión a las áreas recubiertas, ya que esto podría dañar el recubrimiento.
Los recubrimientos DLC tienen numerosas aplicaciones en diferentes industrias. Algunos de los usos clave de la industria se destacan a continuación.
Industria aeroespacial
Los recubrimientos DLC proporcionan la resistencia y durabilidad necesarias para soportar los entornos hostiles que se encuentran en los viajes espaciales. Son útiles para componentes de satélites, palas de turbinas de motor y elementos de sellado, por mencionar solo algunos.
Industria automotriz
La industria automotriz aplica ampliamente los recubrimientos DLC. Son útiles para mejorar la característica de las piezas del motor, como los anillos de pistón, los árboles de levas, los cigüeñales y las asientos de válvulas. El uso de recubrimientos DLC en estas piezas reduce la fricción, mejora la resistencia al desgaste y mejora el rendimiento y la longevidad de los componentes automotrices.
Campo biomédico
Los recubrimientos DLC juegan un papel vital en la industria biomédica. Se utilizan para recubrir implantes médicos, como articulaciones protésicas, stents e implantes de cadera y rodilla, por mencionar solo algunos. La excepcional biocompatibilidad de los recubrimientos DLC los hace adecuados para dispositivos médicos. Además, su resistencia a la adhesión bacteriana reduce el riesgo de infección y mejora la higiene de los implantes médicos.
Industria electrónica
La industria electrónica utiliza recubrimientos DLC para platos de discos duros, lo que mejora su capacidad de almacenamiento de datos. Además, los recubrimientos DLC son beneficiosos para dispositivos ópticos como filtros y guías de ondas. Aumentan la transmitancia del dispositivo y lo hacen más duradero. Los recubrimientos DLC también se utilizan en la fabricación de semiconductores. Ayudan a mejorar el rendimiento del dispositivo al proporcionar propiedades dieléctricas y resistentes al grabado. Además, los recubrimientos DLC ofrecen protección para lentes y pantallas ópticas al prevenir arañazos y otras formas de daño.
Corte y herramientas
Los recubrimientos DLC primero ganaron popularidad como recubrimientos protectores para herramientas de corte y equipos DLC industriales. Son útiles para mejorar la resistencia al desgaste de la herramienta, reducir la fricción y prolongar la vida útil de la herramienta. Los recubrimientos DLC se utilizan en fresas, brocas e insertos de mecanizado, por mencionar solo algunos.
Industria decorativa
Los recubrimientos DLC son adecuados para la industria decorativa. Son beneficiosos para proporcionar un aspecto brillante y estéticamente agradable a la joyería y los relojes fabricados con metales preciosos. Además, los recubrimientos DLC se utilizan para mejorar la apariencia y el acabado superficial de los productos de consumo. Incluyen carcasas de teléfonos móviles, lentes de cámara y carcasas de dispositivos electrónicos, por mencionar solo algunos.
El recubrimiento DLC muestra un gran potencial para mejorar las capacidades de diversas herramientas y componentes. Al buscar productos recubiertos con DLC para ofrecer a los clientes, los compradores deben considerar lo siguiente:
Análisis de la demanda del mercado
Primero, los compradores deben realizar un análisis exhaustivo del mercado al que se dirigen. Descubra qué tipo de productos se suelen aplicar con los recubrimientos DLC y determine la demanda de estos artículos en el mercado. Si se dirige a un nicho de mercado con competencia limitada, puede valer la pena centrarse en un producto con recubrimiento DLC que la mayoría de las personas no consideraría. Por el contrario, si ingresa a un mercado con una gran demanda de recubrimientos DLC, sería mejor ofrecer más opciones a las personas para atraer a una audiencia más amplia.
Calidad del recubrimiento
Luego, los compradores deben considerar la calidad del recubrimiento DLC en el producto que desean comprar. No todos los recubrimientos DLC son iguales, ya que puede haber diferencias significativas en el rendimiento, dependiendo del proceso de fabricación del recubrimiento. Los compradores deben elegir productos con recubrimientos DLC de alta calidad, ya que el recubrimiento impactará directamente en el rendimiento y la longevidad del artículo.
Rendimiento del producto
Dado que los recubrimientos DLC se utilizan principalmente para mejorar la resistencia al desgaste y la vida útil de las herramientas y los componentes, los compradores deben considerar el nivel de beneficios adicionales que ofrece cada artículo. Compare las métricas de rendimiento del producto y elija los artículos que muestren mejoras significativas en comparación con las alternativas sin recubrimiento DLC.
Posibles asociaciones de proveedores
Es crucial considerar las posibles asociaciones de proveedores que se presentarán. Seleccione proveedores de recubrimientos DLC con excelentes reputaciones y procesos de recubrimiento comprobados. Aparte de esto, los compradores también deben evaluar las posibles redes de atención al cliente de los proveedores, el cumplimiento de las certificaciones y el conocimiento técnico. Todo esto impactará en la decisión del comprador de comprar un producto distintivo con recubrimiento DLC.
P1: ¿Cuándo es mejor usar PVD vs. CVD para el recubrimiento de carbono?
A1: El PVD generalmente es más rentable para los recubrimientos DLC. Si el sustrato puede soportar altas temperaturas, la CVD puede proporcionar cualidades superiores. Evalúe los atributos del recubrimiento, las cualidades del sustrato y la compatibilidad del equipo antes de tomar una decisión.
P2: ¿Los recubrimientos DLC superan al nitruro de titanio?
A2: Los recubrimientos de nitruro de titanio (TiN) históricamente han sido populares debido a su menor costo y su decente dureza. Sin embargo, el TiN generalmente tiene una dureza de aproximadamente 2000HV. Los recubrimientos DLC nobles generalmente superan esto, alcanzando una dureza de recubrimiento DLC de carbono de 3000HV, mientras que, para MeDLC, puede ser tan alta como 8000HV. Además, el TiN carece de la propiedad de baja fricción que poseen los recubrimientos DLC de carbono. El TiN también se oxida a temperaturas elevadas. Si bien el TiN todavía se usa ampliamente debido a su asequibilidad, las propiedades superiores de los recubrimientos DLC los hacen preferibles para aplicaciones que requieren un rendimiento mejorado.
P3: ¿Hay alguna diferencia entre el DLC hidrogenado y el DLC libre de hidrógeno?
A3: De hecho, existen diferencias significativas entre el DLC hidrogenado y el DLC libre de hidrógeno. Típicamente, los recubrimientos DLC están hidrogenados, lo que les da una composición de carbono con enlace sp2. Esto hace que el recubrimiento sea más factible de aplicar y mejora su resistencia a la propagación de grietas. El DLC libre de hidrógeno, por otro lado, posee una composición de carbono con enlace sp3, lo que puede hacerlo más duro y más resistente al daño, pero lo hace más difícil de aplicar.