DLC , okrajšava za diamantu podoben ogljik , je družina tankih premazov na osnovi amorfnega ogljika, ki se uporabljajo za izboljšanje površinske trdote, odpornosti proti obrabi in gladkosti mehanskih komponent.
Ime dobesedno pomeni »diamantu podoben ogljik«, ker njegova struktura združuje vezi, značilne za diamant, z drugimi, ki so bolj podobne grafitu. Torej ne gre za plast naravnega diamanta, temveč za tehnični premaz, nanesen na površino z vakuumskimi ali plazemsko podprtimi postopki.
V industriji strelnega orožja se DLC lahko nanaša na vijake, udarne zatiče, komponente sprožilne skupine, zatiče, vodila in druge dele, ki so izpostavljeni drgnjenju . Običajno črna ali antracitna barva mu daje tudi sodoben, enoten videz.
Kaj je diamantu podoben ogljik?
DLC je sestavljen predvsem iz ogljika, razporejenega v amorfni strukturi, kar pomeni, da nima pravilne kristalne urejenosti diamanta. V njem sta lahko prisotni dve glavni vrsti vezi:
- sp³: značilna vez diamanta, povezana z visoko trdoto;
- sp²: značilna vez grafita, ki lahko prispeva k njegovi gladkosti.
Razmerje teh vezi, prisotnost vodika in dodatek drugih elementov določajo značilnosti prevleke. Izraz DLC torej zajema različne materiale, ne pa enega samega izdelka z univerzalnimi lastnostmi.
Glavne družine vključujejo:
- B.C.: amorfni ogljik brez vodika;
- BC:H: hidrogenirani amorfni ogljik;
- ta-C: tetraedrski amorfni ogljik z visokim odstotkom sp³ vezi;
- ta-C:H: tetraedrski amorfni ogljik, ki vsebuje vodik;
- DLC za droge: premazi, modificirani s silicijem, volframom, kovinami ali drugimi elementi.
Kako se uporablja DLC
Premaz se nanaša v vakuumski komori s postopki, ki večinoma spadajo v tehnologije PVD in PACVD ali PECVD.
PVD nanašanje
Fizično nanašanje s paro ali PVD prenaša material od vira do komponente skozi okolje z zelo nizkim tlakom. Ogljik se upari ali izloči iz vira in nato kondenzira na površini.
Možne tehnike vključujejo naprševanje, filtrirani katodni oblok in druge oblike ionskega nanašanja. Procesni parametri vplivajo na trdoto, preostale napetosti, oprijem in debelino plasti.
PACVD ali PECVD nanašanje
Plazemsko podprto kemično nanašanje iz pare uporablja pline, ki vsebujejo ogljik, aktivirane znotraj komore. Plazma loči molekule in omogoči, da ogljik tvori prevleko na površini komponente.
Ta tehnologija pogosto omogoča delo pri relativno nizkih temperaturah, kar omogoča obdelavo že kaljenih jekel brez pretirane spremembe njihovih metalurških lastnosti. Vendar je treba združljivost preveriti glede na jeklo in temperaturo, potrebno za cikel.
Priprava površine
DLC je izjemno tanka plast in ne more popraviti prask, poroznosti ali proizvodnih napak. Zato je kakovost začetne površine ključnega pomena.
Pred nanašanjem je komponenta običajno podvržena:
- temeljito razmaščevanje;
- pranje s posebnimi izdelki;
- možno poliranje ali brušenje;
- ultrazvočno čiščenje;
- nadzorovano sušenje;
- površinska aktivacija s plazmo;
- odstranjevanje oksidov in onesnaževalcev.
Ostanki olja, abrazivne paste, oksidi ali prstni odtisi lahko preprečijo pravilno oprijemljivost. Ostri robovi in nenadne geometrijske spremembe lahko prav tako ustvarijo kritična območja.
Adhezijske plasti
Med kovino in DLC se lahko nanese vmesna plast , ki izboljša oprijem in uravnava razlike v obnašanju med premazom in podlago.
Glede na uporabljeni cikel so lahko vmesne plasti izdelane iz kroma, titana, silicija ali drugih materialov. Celotna struktura je torej lahko večplastna, tudi če je od zunaj videti kot enotna črna površina.
Izbira vmesnika je še posebej pomembna, ker nekateri DLC-ji kažejo visoke notranje napetosti. Brez ustreznih ciklov nanašanja se lahko plast pod obremenitvijo lušči ali odlepi.
Debelina premaza
DLC se nanaša v debelinah, ki se običajno merijo v mikrometrih . Glede na postopek in funkcijo se lahko debelina plasti giblje od približno manj kot mikrometer do nekaj mikrometrov.
Zmanjšana debelina je prednost za precizne mehanske dele, vendar jo je treba upoštevati pri izračunu toleranc. Premaz vpliva na vse površine, ki jih doseže postopek, in lahko nekoliko spremeni:
- premer zatičev in sedežev;
- igre med drsnimi deli;
- navojne spojke;
- dimenzije podpornih površin;
- geometrija komponent sprožilca.
Površine, ki jih ni treba premazati, so zaščitene z maskiranjem. Nanos na končni element zato zahteva natančno oceno dimenzij.
Trdota DLC
Trdota lahko doseže zelo visoke vrednosti, vendar se med različnimi družinami precej razlikuje. Premazi z višjo vsebnostjo vezi sp³, kot so nekateri ta-C, so lahko trši od hidrogeniranih formulacij.
Deklarirane trdote ne smemo zamenjevati s trdoto celotne komponente. DLC tvori tanek film, ki ga podpira osnovni material. Če je podlaga premehka, se lahko pod obremenitvijo deformira in povzroči razpokanje ali luščenje premaza.
Za doseganje dobrih lastnosti je zato potrebno, da sta trdota in priprava kovine združljivi s površinsko plastjo.
Zmanjšanje trenja
Ena glavnih prednosti DLC je nizek koeficient trenja . V ugodnih pogojih je lahko stik med prevlečeno površino in ustrezno pripravljeno protipovršino bistveno bolj gladek kot med dvema neobdelanima kovinskima površinama.
Dejanska vrednost je odvisna od več dejavnikov:
- Vrsta DLC-ja;
- material nasprotne površine;
- začetna hrapavost;
- kontaktni tlak;
- temperatura;
- prisotnost in vrsta maziva;
- vlažnost in delovno okolje;
- hitrost gibanja.
Zato je napačno pripisati en sam koeficient trenja vsem DLC-jem. Nekatere formulacije delujejo bolje na suhem, druge pa v kombinaciji s posebnim mazivom.
DLC in mazanje
Gladkost premaza lahko zmanjša količino maziva, potrebnega pri nekaterih sklopkah, vendar to ne pomeni, da lahko vsaka komponenta deluje popolnoma na suho.
Mazanje še naprej opravlja več funkcij:
- zmanjšuje trenje in temperaturo;
- odstranjuje abrazivne delce;
- ščiti nepremazane površine;
- omejuje korozijo na izpostavljenih območjih;
- spodbuja pravilno delovanje mehanizmov.
Za vzdrževanje je treba upoštevati navodila proizvajalca orožja in postopek ravnanja.
Odpornost proti obrabi
Zaradi kombinacije trdote in nizkega trenja je DLC še posebej učinkovit proti adhezijski in abrazivni obrabi . Lahko omeji zareze, zatikanje in izgubo materiala na delih, ki so izpostavljeni ponavljajočim se gibom.
Vendar pa je zmogljivost odvisna od pravilne zasnove sklopke. Lokalni tlaki
""
“`html
DLC: Značilnosti in uporaba v lovskem orožju
DLC , okrajšava za diamantu podoben ogljik , je družina tankih amorfnih premazov na osnovi ogljika, ki se uporabljajo za povečanje površinske trdote, zmanjšanje trenja in izboljšanje odpornosti kovinskih komponent proti obrabi.
Ime dobesedno pomeni »diamantu podoben ogljik«, ker ima njegovo strukturo kombinacijo vezi, značilnih za grafit in diamant. Vendar to ni naravni diamant niti debela keramična plast: DLC je tehnični film, debel le nekaj mikrometrov , ki se nanese na površino komponente z vakuumskimi postopki.
V industriji strelnega orožja se lahko uporablja za vijake, udarne zatiče, komponente sprožilca, vodila, bate, zaklepne površine in druge dele, ki so podvrženi drsenju. Najpogostejša barva je črna ali antracitna, vendar je estetski videz zgolj posledica obdelave in ne njene primarne funkcije.
Kaj je diamantu podoben ogljik?
DLC je sestavljen predvsem iz amorfnega ogljika, v katerem atomi ne tvorijo pravilne kristalne mreže, kot jo ima diamant. Struktura vsebuje v različnih razmerjih:
- sp² vezi: povezano z grafitno strukturo;
- sp³ vezi: povezano z diamantno strukturo;
- morebitni vodik;
- vse elemente, dodane za spreminjanje lastnosti premaza.
Odstotek in razporeditev teh vezi vplivata na trdoto, elastičnost, trenje, toplotno stabilnost in notranje napetosti. Zaradi tega kratica DLC ne označuje enega samega materiala z dosledno enakimi lastnostmi.
Glavne družine DLC-jev
Tehnična klasifikacija razlikuje različne vrste premazov. Med najpogostejšimi so:
- B.C.: amorfni ogljik brez ali skoraj brez vodika;
- BC:H: hidrogenirani amorfni ogljik;
- ta-C: tetraedrski amorfni ogljik z visokim odstotkom sp³ vezi;
- ta-C:H: tetraedrski amorfni ogljik, ki vsebuje vodik;
- Jaz-DLC: premaz, modificiran z dodatkom kovinskih elementov;
- Da - DLC: DLC, ki vsebuje silicij, za spreminjanje trenja, oprijema in okoljskih lastnosti;
- Stranišče/C: sistem, ki vsebuje ogljik in volframov karbid, ki se uporablja v triboloških aplikacijah.
Trgovska imena, ki jih uporabljajo proizvajalci, se morda ne ujemajo popolnoma s to klasifikacijo. Za primerjavo dveh obdelav morate poznati vsaj vrsto DLC, trdoto, debelino, temperaturo nanašanja in naravo vmesnih slojev.
Kako se uporablja DLC
Premaz se nanaša v vakuumski komori z uporabo postopkov, ki so večinoma povezani s tehnologijami PVD in PACVD ali PECVD.
PVD nanašanje
Fizično nanašanje s paro ali PVD prenaša prevlečni material na površino komponente s fizikalnimi procesi, kot so katodni oblok, naprševanje ali asistirano izhlapevanje.
Ionizirani delci dosežejo obdelovanec z nadzorovano energijo in postopoma tvorijo film. Nekatere zelo trde DLC različice, kot so določeni ta-C premazi, je mogoče dobiti z uporabo specifičnih tehnik PVD.
PACVD ali PECVD nanašanje
Plazemsko podprto kemično nanašanje iz pare uporablja pline, ki vsebujejo ogljik. Plazma fragmentira molekule in omogoči, da se atomi ogljika odložijo na komponento, s čimer nastane premaz.
Ta tehnologija omogoča obdelavo pri relativno nizkih temperaturah v primerjavi z drugimi obdelavami, kar omogoča premazovanje različnih že kaljenih jekel, ne da bi se pri tem nujno spremenile njihove lastnosti. Vendar je treba združljivost preveriti za vsak material in metalurško stanje.
Priprava površine
DLC je zelo tanek in ne skriva prask, poroznosti ali proizvodnih napak. Nasprotno, ponavadi zvesto reproducira površino, na katero je nanesen.
Pred obdelavo se komponenta podvrže operacijam, ki lahko vključujejo:
- brušenje ali poliranje;
- brušenje funkcionalnih površin;
- pranje in razmaščevanje;
- ultrazvočno čiščenje;
- nadzorovano sušenje;
- ionsko čiščenje znotraj komore;
- maskiranje površin, ki jih ni treba premazati.
Sledi olja, oksidov, prahu ali ostankov poliranja lahko ogrozijo oprijem. Kakovost priprave je zato prav tako pomembna kot postopek nanašanja.
Adhezijske plasti
DLC se ne nanaša vedno neposredno na jeklo. Za izboljšanje oprijema, zmanjšanje napetosti in ustvarjanje prehoda med kovinsko podlago in ogljikovim filmom se lahko nanese ena ali več vmesnih plasti .
Materiali, ki se lahko uporabljajo za vezne plasti, vključujejo krom, titan, silicij in kovinske karbide. Sestava se razlikuje glede na DLC, osnovni material in predvideno uporabo.
Zelo trd premaz, nanesen na zelo mehko podlago, lahko pod obremenitvijo odpove, ker se podložna kovina deformira. Zaradi tega je končna zmogljivost odvisna od celotnega sistema, ki ga sestavljajo:
- sestavni material;
- toplotna obdelava;
- površinska obdelava;
- adhezijska plast;
- DLC premaz;
- geometrija in delovni pogoji.
Debelina premaza
Debelina DLC prevleke, namenjene za mehanske komponente, je običajno nekaj mikrometrov . Natančna vrednost je odvisna od postopka in uporabe.
Zmanjšana debelina omogoča prevleko tudi delov, izdelanih z natančnimi tolerancami. Vendar pa je to treba upoštevati med procesom načrtovanja, zlasti pri tesnih prilegih, kalibriranih sedežih in tesnilnih površinah.
Debelejša plast ni samodejno boljša. Povečanje debeline lahko poveča notranje napetosti in nevarnost odstopanja. Premaz je treba zasnovati glede na obremenitev in površino, ki jo je treba zaščititi.
Trdota DLC
Ena glavnih značilnosti DLC je visoka površinska trdota . Glede na vrsto lahko prevleka doseže veliko višje vrednosti kot obdelana jekla.
Trdota se običajno meri z nanoindentacijo in se lahko giblje od približno nekaj več kot 1.000 HV do več kot 5.000 HV za nekatere formulacije z visoko vsebnostjo vezi sp³. Te podatke je treba interpretirati skupaj z elastičnostjo, žilavostjo, debelino in oprijemom.
Izjemno trd, a krhek ali slabo oprijemljiv premaz se lahko obnese slabše kot manj trd DLC, ki je bolj primeren za deformacije komponent.
Nizek koeficient attrito
DLC se uporablja predvsem zaradi svojih triboloških lastnosti , tj. obnašanja površin, ki so izpostavljene stiku, trenju in obrabi.
V ugodnih pogojih je lahko koeficient trenja ob jeklu zelo nizek, pogosto med 0,05 in 0,20 . Dejanska vrednost pa je odvisna od:
- Vrsta DLC-ja;
- antagonističen material;
- mazanje;
- kontaktni tlak;
- hrapavost;
- temperatura;
- vlažnost okolja;
- prisotnost onesnaževalcev.
Obdelava lahko zmanjša drsni upor in omeji pojav zatikanja, vendar ne odpravi samodejno potrebe po mazanju, ki ga je določil proizvajalec.
Odpornost proti obrabi
Kombinacija trdote in nizkega trenja naredi DLC učinkovito proti:
- obraba lepila;
- površinska abrazija;
- mikrovarjenje med kovinskimi deli;
- drgnjenje in plazenje;
- obraba med utekanjem;
- poškodbe v pogojih omejenega mazanja.
Vendar pa premaz ne naredi komponente neuničljive. Pesek, kovinski ostanki in trdi delci lahko opraskajo površino ali ustvarijo koncentriran pritisk, ki je dovolj močan, da poškoduje folijo.
DLC v komponentah orožja
V orožarski industriji se DLC lahko uporablja za komponente, ki so izpostavljene drsenju, vrtenju ali ponavljajočemu se stiku. Možne uporabe vključujejo:
- telo zaklopa;
- glava in lamele zaklopa, kadar je to predvideno v projektu;
- napadalec;
- ekstraktor in izmetalnik;
- komponente sprožilne skupine;
- vodila in drsne površine;
- bati polavtomatskih sistemov;
- ročice in zatiči;
- deli ventilov v zračnih puškah;
- sestavni deli nožev in lovskega orodja.
Združljivost z obdelavo mora določiti proizvajalec. Vseh delov ni mogoče premazati brez spreminjanja razmikov, dimenzij in funkcionalnih značilnosti.
DLC na zaklopu
Zaklop je ena najzanimivejših aplikacij. Premaz lahko olajša drsenje, zmanjša oprijem ostankov in zaščiti površine pred obrabo.
Bolj gladek občutek je odvisen tudi od kakovosti izdelave, ravnosti vodil, toleranc in končne obdelave pred obdelavo. DLC ne more popraviti napačnega geometrijskega prileganja.
Pri zaklepnih ušesih in drugih površinah, ki so izpostavljene visokim kontaktnim pritiskom, je treba skrbno oceniti podlago, trdoto, debelino in oprijem. Premaz ne poveča strukturne trdnosti zaklopa in ni nadomestilo za ustrezno toplotno obdelavo jekla.
DLC v strelskih skupinah
Na vzvodih, zatičih in pritrdilnih površinah lahko nizko trenje pomaga pri gladkem gibanju in omeji obrabo. Rezultat pa je odvisen od geometrije in ustreznega poliranja površine.
Debelino filma je treba upoštevati s posebno pozornostjo, saj lahko majhne dimenzijske spremembe spremenijo delovanje komponent, za katere so značilne zelo tesne tolerance.
Zaščita pred korozijo
Amorfni ogljik je kemično stabilen in lahko zagotavlja oviro pred vlago in korozivnimi snovmi. Vendar pa je učinkovita zaščita odvisna od kontinuitete filma, prisotnosti por, robov, lukenj in morebitnih poškodb.
Ker je plast zelo tanka, lahko globoka praska razkrije osnovno kovino. Poleg tega je nekatere geometrije težko enakomerno prekriti.
DLC lahko torej izboljša odpornost proti koroziji, vendar se ne sme samodejno šteti za vodoodporno ali enakovredno popolni zaščiti pred korozijo. Vzdrževanje orožja je še vedno potrebno.
Barva in videz površine
DLC ima običajno barvo od antracitno sive do temno črne . Njegov videz je lahko sijajen, satenast ali mat, odvisno od priprave podlage in vrste obdelave.
Ker film reproducira osnovno površino:
- polirano jeklo običajno ustvari svetlejši videz;
- satenasta površina ostane satenasta;
- sledi orodja in nepravilnosti lahko ostanejo vidne;
- Prekomerna hrapavost ni zapolnjena s premazom.
Estetski zaključek je zato treba pripraviti pred nanosom.
DLC in poliranje
Črnjenje je kemična pretvorba jeklene površine, ki tvori črno oksidno plast. Zagotavlja tradicionalen videz in zaščito pred korozijo, ki jo je treba dopolniti z oljem.
DLC pa je vakuumsko nanesen premaz, ki je veliko trši in ima boljše lastnosti proti trenju. Je dražji in kompleksnejši, vendar lahko ponudi bistveno večjo odpornost proti obrabi.
DLC in nitriranje
Nitriranje modificira površino jekla z difuzijo dušika. Za razliko od DLC ne ustvari le tanke, prekrivajoče se plasti, temveč tvori modificirano plast, ki se razteza v material.
Obdelavi nista nujno alternativi. V nekaterih sistemih se lahko substrat pred nanosom DLC nitrira, kar ima za posledico tršo nosilno površino. Ta kombinirana obdelava se včasih imenuje dupleksni sistem.
DLC in PVD premazi na osnovi nitridov
Premazi, kot so TiN, CrN in AlTiN, se prav tako nanašajo s PVD tehnologijami, vendar imajo drugačno sestavo, barve in lastnosti.
DLC je še posebej cenjen zaradi nizkega koeficienta trenja. Nitridi lahko ponudijo večjo stabilnost pri povišanih temperaturah ter specifične lastnosti odpornosti proti obrabi in koroziji.
Kratica PVD se nanaša na postopek nanašanja in ne na material prevleke. Zato niso vse PVD prevleke DLC.
DLC in Cerakote
Cerakote je kompozitni premaz na osnovi keramike, ki se nanese v tekočem stanju in nato strdi. Lahko prekrije velike površine, ponuja številne barve in izboljša zaščito pred vremenskimi vplivi.
DLC se nanaša v vakuumu, je običajno tanjši in je namenjen predvsem zmanjšanju trenja in obrabe mehanskih površin.
V povzetku:
- DLC je še posebej primeren za gibljive dele in tiste, ki so izpostavljeni drgnjenju;
- Cerakote je še posebej primeren za zaščito in barvanje zunanjih površin;
- Oba načina zdravljenja lahko opravljata komplementarne funkcije na istem orožju.
Omejitve zdravljenja DLC
Glavne omejitve vključujejo:
- višji stroški kot pri tradicionalnih zaključnih delih;
- potreba po vakuumskih sistemih;
- zelo skrbna priprava površine;
- možne težave z oprijemom na neprimernih materialih;
- nevarnost odtrganja, če se podlaga deformira;
- težave pri enakomernem oblaganju globokih votlin;
- nezmožnost skrivanja prejšnjih prask in napak;
- potreba po zaščiti navojev in kalibriranih površin;
- Lokalna popravila so običajno nepraktična.
Če je premaz poškodovan, obnova običajno zahteva nadzorovano odstranitev plasti in strokovno ponovno nanašanje.
Čiščenje in vzdrževanje
Površine DLC so običajno enostavne za čiščenje, ker imajo nizko trenje in manjšo nagnjenost k prijemanju ostankov. Vendar je treba upoštevati navodila proizvajalca za orožje in postopek obdelave.
Priporočljivo je:
- pred uporabo mehanizma odstranite prah in abrazivne delce;
- uporabljajte detergente, ki so združljivi s premazom in podlago;
- izogibajte se abrazivnim pastam in agresivnim polirnim sredstvom;
- na označene točke nanesite priloženo mazivo;
- preverite robove in kontaktne površine;
- Ne spreminjajte ali popravljajte premazanih komponent brez tehničnega preverjanja.
Nizek koeficient trenja ne pomeni, da mora pištola delovati popolnoma na suho. Mazanje, količina in pogostost morajo biti v skladu z navodili proizvajalca.
Prednosti DLC-ja
- visoka površinska trdota;
- nizek koeficient trenja;
- odlična odpornost proti obrabi;
- zmanjšanje tveganja za napade;
- zelo nizka debelina;
- možno izboljšanje zaščite pred korozijo;
- enostavnost čiščenja;
- eleganten in tehničen črn ali antraciten videz;
- možnost uporabe na preciznih komponentah.
Končne misli
DLC je tehnološko napreden premaz, še posebej primeren za dele pištol, ki so izpostavljeni drsenju, trenju in obrabi. Izboljša lahko delovanje, zaščiti površine in podaljša življenjsko dobo obdelanih delov.
Zmogljivost ni odvisna zgolj od trgovskega imena ali deklarirane trdote. Oceniti je treba vrsto DLC-ja, pripravo površine, vmesne sloje, debelino, material sestavnega dela in dejanske pogoje uporabe.
Obdelava ne poveča strukturne trdnosti dela niti ne popravi nepopolne obdelave ali toleranc. Če pa se pravilno nanese na primerno podlago, predstavlja eno najučinkovitejših rešitev za združevanje trdote, gladkosti, odpornosti proti obrabi in estetskega videza.
