Memahami Lapisan Karbon Seperti Berlian: Panduan untuk Desainer Produk

Apakah Anda desainer produk yang ingin menciptakan bagian atau komponen yang akan bersentuhan dengan bagian atau rangkaian lain, atau berencana untuk menciptakan produk yang akan terpapar bahan kimia keras atau lingkungan? Jika demikian, Anda harus memilih bahan dengan karakteristik tahan aus dan tahan kimia yang tinggi.

Namun, meskipun beberapa bahan teknik memiliki ketahanan aus dan properti kimia yang mengesankan, bahan-bahan ini biasanya tidak murah. Oleh karena itu, desainer dan produsen kelas atas meningkatkan properti logam reguler menggunakan proses finishing permukaan khusus seperti lapisan karbon seperti berlian.

Lapisan karbon seperti berlian (DLC) terbentuk ketika karbon terionis dan terdekomposisi dibuat mendarat pada permukaan substrat dengan energi tinggi. Lapisan ini meningkatkan properti substrat (seperti tahan gores, tahan karat, dan koefisien gesekan), sehingga ideal dalam berbagai aplikasi.

Dalam artikel ini, kami akan kembali ke dasar-dasar lapisan karbon seperti berlian. Kami juga akan membahas jenis dan aplikasi lapisan ini di beberapa industri. Mari kita mulai!

Gambar 1: Substrat logam dengan lapisan karbon seperti berlian

Memahami Lapisan Karbon Seperti Berlian

Ketika Anda mendengar frasa “lapisan karbon seperti berlian” untuk pertama kalinya, Anda mungkin bertanya-tanya bagaimana berlian (salah satu bahan alam paling keras yang diketahui) diproses untuk digunakan sebagai bahan lapisan.

Namun, Anda tidak boleh memikirkan DLC dengan cara itu. Sebaliknya, Anda ingin memikirkan elemen kimia esensial yang membuat lapisan karbon seperti berlian sangat unik — yaitu karbon. Karbon tetravalen — yang berarti memiliki empat elektron yang tersedia untuk membentuk ikatan dengan atom lain. Jumlah ikatan yang terbentuk dan susunan ikatan ini menentukan properti yang akan dimiliki oleh senyawa karbon.

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

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

Film karbon seperti berlian pada dasarnya terdiri dari atom karbon, seperti berlian dan grafit. Namun, film DLC menggabungkan struktur atomik berlian dan grafit — yang berarti memiliki beberapa atom karbon dan menggunakan tiga dan empat elektron atom untuk membentuk ikatan molekuler. Akibatnya, DLC memiliki kombinasi properti berlian dan grafit.

Karakteristik Lapisan Karbon Seperti Berlian

#1 Koefisien Gesekan Rendah

Koefisien gesekan (juga disebut koefisien gesekan) adalah angka tanpa dimensi yang digunakan insinyur untuk menggambarkan seberapa baik suatu bahan (atau produk) menahan gesekan saat meluncur di atas permukaan lain.

Lapisan DLC memiliki koefisien gesekan yang sangat rendah antara 0,015 dan 0,2. Akibatnya, bagian (atau rangkaian) yang dilapisi DLC biasanya memerlukan energi lebih sedikit untuk mempertahankan proses (atau operasi mekanis). Ini membuatnya sangat berguna dalam aplikasi di mana Anda menemukan kebutuhan akan bagian yang bergerak, seperti industri otomotif, bengkel mesin, dan industri penerbangan.

Pelajari lebih lanjut: Memahami Cara Produsen Memproduksi Bagian Penerbangan.

#2 Ketahanan Aus yang Baik

Aus menggambarkan aus (menggosok atau menggosok) sebagian bahan karena gesekan. Biasanya tidak diinginkan dan tidak dapat dihindari dalam operasi mekanis. Satu-satunya cara di sekitarnya adalah menemukan bahan dengan ketahanan aus yang tinggi untuk kebutuhan aplikasi tertentu.

Logam yang dilapisi DLC menawarkan ketahanan aus yang lebih tinggi dibandingkan logam reguler. Untuk memberi Anda gambaran tentang tingkat ketahanan aus yang ditawarkan lapisan DLC, pertimbangkan Gambar 3, yang menunjukkan tes ketahanan aus yang dilakukan pada dua logam.

Gambar 3: Tes ketahanan aus (atau aus) pada bahan yang dilapisi karbon seperti berlian

Misalkan bagian logam pertama tidak memiliki lapisan tambahan sementara logam lainnya dilapisi DLC. Dalam skenario tersebut, jika Anda memasang indenter pada kedua bahan (dengan gaya yang sama), Anda akan melihat bahwa permukaan yang dilapisi DLC tidak menggosok sebanyak permukaan tanpa lapisan. Karakteristik unik ini membuat bagian yang dilapisi DLC berguna dalam bagian aus mesin otomotif, injektor, dan aplikasi perhiasan.

#3 Ketahanan Karat

Lapisan DLC menawarkan ketahanan karat, sehingga ideal untuk aplikasi di mana bagian akan terpapar lingkungan lembab atau agresif (misalnya, pipa dan komponen penerbangan).

#4 Estetika

Lapisan DLC berbeda dari jenis lapisan lainnya karena melindungi bagian logam dari atmosfer agresif sambil memastikan sedikit atau tidak ada perubahan pada penampilan estetika bagian. Selain itu, Anda dapat mencapai rentang warna menarik dari antracite hingga hitam pekat menggunakan proses pelapisan DLC.

Jenis Lapisan DLC

Lapisan DLC hadir dalam berbagai jenis, tergantung pada logam (atau non-logam) yang ditambahkan ke struktur kimianya. Misalnya, lapisan DLC yang di-dope logam hanyalah DLC yang di-alloy dengan logam seperti titanium, molibdenum, tungsten, aluminium, dan kromium. Sebaliknya, jenis DLC yang di-dope non-logam termasuk silicon-DLC, fluorine-DLC, dan nitrogen-DLC.

Gambar 4: Lapisan DLC yang di-dope silicon pada substrat logam

Pilihan lapisan DLC yang di-alloy ideal akan bergantung pada persyaratan aplikasi Anda. Misalnya, lapisan DLC yang di-alloy titanium ideal untuk aplikasi medis karena properti tribologis yang baik, bio-inertness, dan kimia inertness. Sebaliknya, lapisan DLC yang di-alloy silicon ideal untuk perkakas pemotong, blok mesin, piston, dan gigi gigi.

Gambar 5: Bagian piston dan silinder dengan lapisan DLC

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

Layanan Pelapisan DLC: Gensun Dapat Membantu

Gensun adalah penyedia layanan pemesinan terkemuka di Asia. Tidak hanya kami menggunakan teknologi manufaktur terbaru untuk memproduksi bagian Anda, tetapi kami juga menawarkan layanan finishing permukaan berkualitas tinggi seperti pelapisan karbon seperti berlian DLC. Insinyur, tukang mesin, dan ahli kontrol kualitas kami bekerja sama untuk menyelesaikan produk Anda dengan benar.

Pelajari lebih lanjut tentang layanan finishing permukaan kami.