A diamond-like carbon (DLC) film deposited on a WC disk was investigated to improve disk wear resistance for injection molding of zirconia optical ferrule. The deposition of DLC films was performed using the filtered vacuum arc ion plating (FV-AIP) system with a graphite target. The coating processing was controlled with different deposition times and the other conditions for coating, such as input power, working pressure, substrate temperature, gas flow, and bias voltage, were fixed. The coating layers of DLC were characterized using FE-SEM, AFM, and Raman spectrometry; the mechanical properties were investigated with a scratch tester and a nano-indenter. The friction coefficient of the DLC coated on the WC was obtained using a pin-on-disk, according to the ASTM G163-99. The thickness of DLC films coated for 20 min. and 60 min. was about 750 nm and 300 nm, respectively. The surface roughness of DLC films coated for 60 min. was 5.9 nm. The Raman spectrum revealed that the G peak of DLC film was composed of $sp^3$ amorphous carbon bonds. The critical load (Lc) of DLC film obtained with the scratch tester was 14.6 N. The hardness and elastic modulus of DLC measured with the nano-indenter were 36.9 GPa and 585.5 GPa, respectively. The friction coefficient of DLC coated on WC decreased from 0.2 to 0.01. The wear property of DLC coated on WC was enhanced by a factor of 20.
Technical demands for aspheric glass lens formed in market increases its application from simple camera lens module to fiber optics connection module in optical engineering. WC is often used as a metal core of the aspheric glass lens, but the long life time is issued because it fabricated in high temperature and high pressure environment. High hard thin film coating of lens core increases the core life time critically. Diamond Like Carbon(DLC) thin film coating shows very high hardness and low surface roughness, i.e. low friction between a glass lens and a metal core, and thus draw interests from an optical manufacturing industry. In addition, DLC thin film coating can removed by etching process and deposit the film again, which makes the core renewable. In this study, DLC films were deposited on the SiC ceramic core. The process variable in FVA(Filtered Vacuum Arc) method was the substrate bias-voltage. Deposited thin film was evaluated by raman spectroscopy, AFM and nano indenter and measured its crystal structure, surface roughness, and hardness. After applying optimum thin film condition, the life time and crystal structure transition of DLC thin film was monitored.
DLC is considered as the candidate material for application of moving parts in automotive components relatively in high pressure and temperature operating conditions for its high hardness with self lubrication and chemical inertness. The properties of interlayer between the substrate and the DLC film were studied. Arc ion plating method have been employed to deposit onto substrate and sputtering method was used for synthesizing DLC onto interlayer. Among these six types of interlayer, deposited DLC film onto TiCN showed excellent value for characteristics. From the results of analysis for physical properties of DLC films, it seems that the adhesion forces were more important factors than intrinsic mechanical properties such as hardness, roughness and wear resistance of DLC films. AFM(Atomic Force Microscope) was used for understanding roughness of DLC films. Hardnesses of the coating layers were identified by nano-indentation method and adhesions were checked by scratch method.
The diamond-like carbon(DLC) film, as an antireflection layer, is coated on a commerically used Ge window. DLC films are deposited by using an rf(13.56 MHz) plasma CVD. The optimal value of thickness and refractive index of DLC layer has been determined from the computer simulation. IR-transmittances of DLC-coated Ge windows are estimated by measuring FTIR spectra in the wavelength range of$ 2.5{\sim}25{\mu}m$. By coating the DLC film on one side of the Ge window, the transmittance measured at a wavelength of $10{\mu}m$ is about 60 %, while that of the bare Ge is lower than 50 %. Also, a higher transmittance up to about 90 % is obtained by coating the DLC film on both sides of the window. It may be suggested that the further improvement of the IR-transmittance can be achieved by more precisely controlling the thickness and the refractive index of DLC layer and also by adopting various muliti-layer antireflection structures.
Durability of instrument is one of the most important factor to ensure accurate treatment and decrease failure for the orthopedic surgical operation. Normally, a set-screw driver tip has been processed with hard coating for their higher durability and wear resistance. And several surface modification methods were obtained such as titanium nitride (TiN) coating, diamond like carbon coating, other nitriding, and etc. In this study, we have surface modified on set-screw driver tip with TiN and DLC, investigated whether the TiN and DLC coatings affect the mechanical properties and durability of the set-screw driver tip in the pedicle screw system. The surface morphologies were observed with scanning-electron microscopy (SEM), and the static/dynamic torsional properties were investigated with universal testing machine based on ASTM F543. Coating thickness of each coatings were commonly around $1^{\circ}C$. Static torsional stiffness, and ultimate torque values for DLC and TiN coated samples were significantly higher than those of non-coated sample by the pared T-test. Surface morphology of after the dynamic torsional test was more clean with less scratch or friction traces from DLC coating than that of TiN coating and non-coated sample.
In this research, DLC thin films are produced as several hundred nm thickness by PE-CVD method. And then these thin films are estimated tribological characteristics to find out useful possibilities as a protecting film for high-quality function and life extension at MEMs by mechanical properties observation . These are measured thickness and residual stress of DLC coating. Compared after measuring friction coefficient, adhesion force, hardness, cohesive force of coating films. As results all test, we can decide several conclusions. First, friction coefficient decreased, as the load increased. otherwise, friction coefficient increased, as thickness of coating film increased under low load$(1\~50mN)$. Secod, adhesion force increased as thickness of coating films. Third, hardness of coating film is affected by substrate coating film when it is less than thickness of 300nm and it has general hardness of DLC coating film when it is more than thickness of 500nm. Fourth, cohesive force of coating film is complexly affected by hardness, adhesion force, residual stress, etc.
Kim, Jung-Gu;Lee, Kwang-Ryeol;Kim, Young-Sik;Hwang, Woon-Suk
Corrosion Science and Technology
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제6권1호
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pp.18-23
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2007
DLC coatings have been deposited onto substrate of STS 316L and Ti alloy using r.f. PACVD (plasma-assisted chemical vapor deposition) with a mixture of $C_{6}H_{6}$ and $SiH_{4}$ as the process gases. Corrosion performance of DLC coatings was investigated by electrochemical techniques (potentiodynamic polarization test and electrochemical impedance spectroscopy) and surface analysis (scanning electron microscopy). The electrolyte used in this test was a 0.89% NaCl solution of pH 7.4 at temperature $37^{\circ}C$. The porosity and protective efficiency of DLC coatings were obtained using potentiodynamic polarization test. Moreover, the delamination area and volume fraction of water uptake of DLC coatings as a function of immersion time were calculated using electrochemical impedance spectroscopy. This study provides the reliable and quantitative data for assessment of the effect of substrate on corrosion performance of Si-DLC coatings. The results showed that Si-DLC coating on Ti alloy could improve corrosion resistance more than that on STS 316L in the simulated body fluid environment. This could be attributed to the formation of a dense and low-porosity coating, which impedes the penetration of water and ions.
Sheet-forming of Mg alloys is conducted at elevated temperatures (250℃) due to the low formability at room temperature. The high-temperature process often gives rise to surface damage on the alloy (i.e. galling.) In the current study, the frictional characteristics of DLC coating slid against an AZ31 Mg alloy at various temperatures were investigated. The coating has been used widely for low-friction processes. Dry-sliding friction and galling characteristics of an AZ31 Mg alloy (disk), which slid against uncoated and a DLC-coated STD-61 steel (pin), were investigated using a reciprocating-sliding tribometer at room temperature and 250℃. To represent the real sliding phenomena during a sheet metal forming process, single-stroke tests were used (10mm stroke length) rather than a reciprocating long sliding-distance test. The DLC coating suppressed adhesion between the alloy and the tool steel at room temperature, and exhibited a low friction coefficient. However, during sliding at 250℃, severe adhesion occurred between the two surfaces, which resulted in a high friction coefficient and galling.
There have been intensive and continuous efforts in the field of DLC coating process because of their feature, like high hardness, high elasticity, abrasion resistance and chemical stability and have been applied widely the industrial areas. In this research, optimal grinding condition was investigated using Microlens Process Machine for the development of aspheric glass lens which is to be used for mobile phone module with 3 mega pixel and 2.5X optical zoom, and tungsten carbide(WC) mold cote was manufactured using high performance ultra precision machining and the effects of DLC coating on the form accuracy(PV) and surface roughness(Ra) of WC mold core was evaluated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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