Apa itu Lapisan Karbon Seperti Berlian? Inilah Yang Harus Diketahui Desainer Produk

Apakah Anda seorang desainer produk yang ingin membuat bagian atau komponen yang akan membuat kontak dengan bagian atau rakitan lain, atau apakah Anda berencana untuk membuat produk yang akan terpapar bahan kimia atau lingkungan yang keras? Jika demikian, Anda harus memilih bahan dengan karakteristik ketahanan aus dan kimia yang tinggi.

Namun, sementara beberapa bahan teknik memiliki ketahanan aus dan sifat kimia yang mengesankan, bahan ini biasanya tidak murah. Oleh karena itu, perancang dan produsen produk tingkat atas meningkatkan sifat logam biasa menggunakan proses penyelesaian permukaan khusus seperti pelapisan karbon seperti berlian.

Lapisan karbon seperti berlian (DLC) terbentuk ketika terionisasi, dan karbon yang terurai dibuat untuk mendarat di permukaan substrat dengan energi tinggi. Lapisan ini meningkatkan sifat substrat (seperti ketahanan abrasi, ketahanan korosi, dan koefisien gesekan), menjadikannya ideal dalam berbagai aplikasi.

Pada artikel ini, kita akan kembali ke dasar-dasar pelapisan seperti berlian. Kami juga akan membahas jenis dan aplikasi pelapis ini di beberapa industri. Mari kita mulai!

Gambar 1:Substrat logam dengan lapisan karbon seperti berlian

Memahami Pelapisan Seperti Berlian

Saat pertama kali mendengar istilah “lapisan seperti berlian”, Anda mungkin bertanya-tanya bagaimana berlian (salah satu bahan alami yang paling sulit diketahui) diproses untuk digunakan sebagai bahan pelapis.

Tetapi Anda tidak boleh memikirkan DLC seperti ini. Sebagai gantinya, Anda ingin memikirkan unsur kimia esensial yang membuat lapisan seperti berlian begitu unik yaitu karbon. Karbon adalah tetravalen yang berarti memiliki empat elektron yang tersedia untuk membentuk ikatan dengan atom lain. Jumlah ikatan yang terbentuk dan susunan ikatan ini menentukan sifat-sifat yang akan dimiliki oleh senyawa karbon.

Misalnya, struktur molekul berlian memiliki beberapa atom karbon, yang memiliki empat elektron yang membentuk ikatan molekul dengan atom karbon lainnya. Sebaliknya, atom karbon dalam struktur molekul grafit hanya menggunakan tiga elektron ini untuk membentuk ikatan molekul satu sama lain. Variasi kecil inilah yang membuat kristal berlian menjadi sangat keras dan grafit sangat lunak.

Gambar 2:Ikatan molekul dalam berlian dan grafit Sumber:WikiMedia Commons

Film karbon seperti berlian pada dasarnya terbuat dari atom karbon, seperti berlian dan grafit. Namun, film DLC menggabungkan struktur atom berlian dan grafit yang berarti memiliki beberapa atom karbon dan menggunakan tiga dan empat elektron atom untuk membentuk ikatan molekul. Hasilnya, DLC memiliki kombinasi sifat berlian dan grafit.

Karakteristik Lapisan Seperti Berlian

#1 Koefisien Gesekan Rendah

Koefisien gesekan (juga disebut koefisien gesekan) adalah angka tak berdimensi yang digunakan para insinyur untuk menggambarkan seberapa baik suatu bahan (atau produk) menahan gesekan ketika meluncur di atas permukaan lain.

Pelapis DLC memiliki koefisien gesekan yang sangat rendah berkisar antara 0,015 dan 0,2. Akibatnya, bagian (atau rakitan) berlapis DLC biasanya membutuhkan lebih sedikit energi untuk mempertahankan proses (atau operasi mekanis). Ini membuatnya sangat berguna dalam aplikasi di mana Anda membutuhkan benda bergerak, seperti industri otomotif, toko mesin, dan industri dirgantara.

Pelajari lebih lanjut:Memahami Cara Produsen Membuat Suku Cadang Dirgantara.

#2 Ketahanan Abrasi Luar Biasa

Abrasi menggambarkan pemakaian (mengikis atau menggosok) bagian material karena gesekan. Ini biasanya tidak diinginkan dan tidak dapat dihindari dalam operasi mekanis. Satu-satunya cara untuk mengatasinya adalah menemukan material dengan ketahanan abrasi yang tinggi untuk kebutuhan aplikasi tertentu.

Logam berlapis DLC menawarkan ketahanan abrasi yang tinggi dibandingkan dengan logam biasa. Untuk memberi Anda gambaran tentang tingkat abrasi yang ditawarkan pelapis DLC, mari perhatikan Gambar 3, yang menunjukkan uji ketahanan abrasi yang dilakukan pada dua logam.

Gambar 3:Uji ketahanan aus (atau abrasi) pada material berlapis karbon seperti berlian

Misalkan bagian logam pertama tidak memiliki lapisan tambahan sedangkan logam lainnya dilapisi DLC. Dalam skenario seperti itu, jika Anda menggunakan indentor ke dua bahan (menggunakan kekuatan yang sama), Anda akan melihat bahwa permukaan berlapis DLC tidak tergores sebanyak permukaan tanpa lapisan. Karakteristik unik ini membuat suku cadang berlapis DLC berguna dalam suku cadang keausan mesin mobil, injektor, dan aplikasi perhiasan.

#3 Ketahanan Korosi

Pelapis DLC menawarkan ketahanan terhadap korosi, menjadikannya ideal dalam aplikasi di mana suku cadang akan terpapar pada lingkungan yang lembab atau agresif (misalnya, jaringan pipa dan komponen ruang angkasa).

#4 Estetika

Lapisan DLC menonjol dari jenis pelapis lainnya karena melindungi bagian logam dari atmosfer agresif sambil memastikan sedikit atau tidak ada perubahan pada penampilan estetika bagian tersebut. Selain itu, Anda dapat memperoleh rentang warna yang menarik dari antrasit hingga hitam pekat menggunakan proses pelapisan DLC.

Jenis pelapis DLC

Lapisan DLC datang dalam berbagai jenis, tergantung pada logam (atau non-logam) yang ditambahkan ke struktur kimianya. Misalnya, pelapis DLC yang didoping logam hanyalah DLC yang dicampur dengan logam seperti titanium, molibdenum, tungsten, aluminium, dan kromium. Sebaliknya, jenis DLC yang didoping non-logam termasuk silikon-DLC, fluor-DLC, dan nitrogen-DLC.

Gambar 4:Lapisan DLC yang dilapisi silikon pada substrat logam

Pilihan pelapis DLC paduan yang ideal akan tergantung pada kebutuhan aplikasi Anda. Misalnya, pelapis DLC paduan titanium sangat ideal untuk aplikasi medis karena sifat tribologisnya yang sangat baik, bio-inertness, dan kelembaman kimia. Sebaliknya, pelapis DLC paduan silikon ideal untuk alat pemotong, blok mesin, piston, dan roda gigi.

Gambar 5:Bagian piston dan silinder dengan lapisan DLC

Untungnya, toko mesin kelas atas seperti Gensun biasanya menawarkan layanan konsultasi permukaan akhir kepada pelanggan mereka.

Layanan Pelapisan DLC:Gensun Dapat Membantu

Gensun adalah penyedia layanan permesinan terkemuka di Asia. Kami tidak hanya menggunakan teknologi manufaktur tercanggih untuk membuat suku cadang Anda, tetapi kami juga menawarkan layanan penyelesaian akhir permukaan berkualitas tinggi seperti lapisan DLC karbon seperti berlian. Teknisi, masinis, dan pakar kontrol kualitas kami bekerja sama untuk menyelesaikan produk Anda dengan benar.

Pelajari lebih lanjut tentang layanan finishing permukaan kami.