納米金剛石鍍膜納米金剛石鍍膜的發(fā)展及應(yīng)用

太空技術(shù)基于金剛石諸多優(yōu)異的力、熱、光、電等性質(zhì)，優(yōu)良的化學(xué)惰性，以及很好的熱穩(wěn)定性等，在機(jī)械、光學(xué)、電子學(xué)及聲學(xué)等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景，但是由于其數(shù)量稀少且價格昂貴，早期在現(xiàn)實中的應(yīng)用是十分有限的。

上個世紀(jì)80年代初蘇聯(lián)的Spitsyn 和日本的Matsumoto 等人發(fā)明了低壓氣相合成金剛石膜技術(shù)，用該種方法制備的金剛石薄膜，其性能接近天然金剛石（鉆石），因而金剛石薄膜一經(jīng)問世就迅速達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用的水平，從而在世界范圍內(nèi)掀起了研究金剛石薄膜的熱潮。

經(jīng)過20 多年的研究，金剛石薄膜在機(jī)械加工領(lǐng)域已經(jīng)獲得成功應(yīng)用，尤其是在切削領(lǐng)域，如使用金剛石薄膜后的刀具可顯著延長使用壽命。

隨著光學(xué)玻璃拋光工藝不斷向前發(fā)展，對拋光材料的選取有了新的要求，納米金剛石具有高硬度、高耐磨性、低摩擦系數(shù)等優(yōu)點，具備良好的磨削性能因而金剛石薄膜又被逐漸應(yīng)用于精細(xì)拋光等領(lǐng)域，最早被應(yīng)用于金屬上。

近年來，該技術(shù)被發(fā)掘應(yīng)用于飾品領(lǐng)域，對鉆石離子進(jìn)行遷移和融合，在頂級切磨工藝的優(yōu)質(zhì)立方氧化鋯表面覆上一層納米級鉆石涂層，使之呈現(xiàn)出天然鉆石般的璀璨光彩和硬度，生產(chǎn)出高品質(zhì)八心八箭的優(yōu)質(zhì)混合型鉆石，價格卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于天然鉆石，而99%經(jīng)驗豐富的珠寶商都無法用肉眼分辨出這種鉆石與天然鉆石。在這項尖端的引領(lǐng)下，以寶施奧鉆為代表的新型鉆石正在掀起一場鉆石界的革命。

這樣的薄膜具有天然金剛石的許多優(yōu)異特性：它生成的薄膜具有超硬、耐磨、高絕緣、高導(dǎo)熱率、摩擦系數(shù)低、膜層均勻、致密度高、耐腐蝕和附著力高等特點，薄膜還具有無色透明，對材質(zhì)的光學(xué)特性基本不產(chǎn)生影響。

1、 高硬度，國內(nèi)國際的多項測定表明，納米壓入儀測定的硬度達(dá)到80GPa（HV8000）,經(jīng)由納米金剛石鍍膜的工具及產(chǎn)品，硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未經(jīng)鍍膜的；

2、 鍍膜與基體的結(jié)合度極高，不會產(chǎn)生鍍膜層脫落；

3、摩擦系數(shù)低至0.092-0.105（對金屬鋼）；

4、 耐磨性能急速提高。許多材料經(jīng)鍍膜后，耐磨性可提升100倍以上；

5、耐腐蝕性更好，納米金剛石涂層具有化學(xué)惰性，例如，覆有100納米金剛石涂層的電鍍件，可經(jīng)受300小時的鹽霧試驗，不出現(xiàn)腐蝕變異。

納米金剛石鍍膜對人工關(guān)節(jié)、骨板及骨釘?shù)谋砻嫣幚?/h3>

納米金剛石鍍膜人工關(guān)節(jié)、骨板及骨釘?shù)谋砻嫣幚砑夹g(shù)，它應(yīng)用納米金剛石薄膜對鈦合金進(jìn)行表面該性，改善其微量離子釋放，污染組織、引起發(fā)炎等不良問題，以制作合乎要求的人工關(guān)節(jié)、骨板及骨釘，并充分利用了金剛石膜良好的生物相容性及最佳的化學(xué)穩(wěn)定性。采用化學(xué)氣相蒸鍍法或物理氣相蒸鍍法，對鈦合金基片鍍制厚度為100nm～3μm的納米金剛石薄膜或類金剛石碳膜，該金剛石薄膜再進(jìn)行后表面處理，以共價鍵方式結(jié)合人體組織相容性高的分子介面層。

納米金剛石鍍膜改善口腔修復(fù)常用合金的表面理化特性

金鈀合金屬于牙科貴金屬合金材料,因為具有良好的生物相容性、延展性及邊緣適應(yīng)性，近年來在口腔修復(fù)臨床中成為制作冠橋的常用材料之一。

金鈀合金通過金剛石鍍膜的方法改善金鈀合金的耐磨性、硬度。制作方法：6個金鈀合金試件,在常溫下通過射頻輝光放電的方法分別鍍覆300納米、500納米類金剛石鍍膜,對鍍膜后金鈀合金表面的摩擦系數(shù)、電化學(xué)腐蝕電位及維氏硬度進(jìn)行測試,并同標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行比較。結(jié)果300納米鍍膜金鈀合金耐磨性高于500納米鍍膜;隨著鍍膜厚度的增加,耐腐蝕性有增加的趨勢;對維氏硬度的均值進(jìn)行t檢驗,鍍膜300納米金鈀合金維氏硬度高于500納米試件及標(biāo)準(zhǔn)件(P0.001)。因此，對金鈀合金表面進(jìn)行類金剛石鍍膜處理是改善其表面理化特性的一種方式。