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據說這件幾微米薄的“衣服”可以延長汽車零部件的壽命？
2019-07-10 00:13:04· 來源：博世蘇州 作者：Joanna
2019年5月15日，博世智能制造解決方案蘇州事業(yè)部（下文簡稱ATMO-3CN）涂層中心在車間成功舉辦了第200萬個柱塞涂層產品慶祝儀式。ATMO-3CN涂層中心于2017年4月20
2019年5月15日，博世智能制造解決方案蘇州事業(yè)部（下文簡稱ATMO-3CN）涂層中心在車間成功舉辦了第200萬個柱塞涂層產品慶祝儀式。ATMO-3CN涂層中心于2017年4月20日在蘇州成立，兩年時間，24個月零20天，755個日夜，他們成功運用等離子涂層技術，將每一枚產品的使用壽命達到了極大延申，生產并成功交付了200萬個柱塞涂層產品給客戶。
ATMO-3CN涂層中心所運用的等離子涂層技術，是采用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）技術制備DLC涂層*，主要應用在汽車零部件的摩擦零件上，例如油泵柱塞、針閥等，以提高零部件的壽命。
*類金剛石非晶碳膜 (DLC) ：是一種具有典型金剛石特征的涂層，主要表現在高硬度（1000-9000HV）、低摩擦系數（可低至0.01-0.02）。DLC的沉積在零件表面進行，通常只有幾個微米，可以在保留本底材料特征的前提下改善零件的表面特性，常被用在摩擦工件的表面改性上，例如模具、刀具、活塞、鏡片等。此外，由于沉積溫度低（<200℃），近年來也越來越多的被用于塑料元件的表面改性。
這種等離子涂層技術具體是如何實現的？
進行了涂層的零部件和未涂層的零部件在使用壽命上有多大的區(qū)別呢？
讓我們通過下面這則有趣的童話，從一個柱塞的角度進一步地了解這項技術吧。
一個柱塞的故事
我是一個柱塞。
經過了熱處理的我，已經比一般的金屬要堅硬了許多，即使在高壓之下，我也可以完好無損。
一個柱塞
我一直為自己的堅硬而驕傲，我以為我將在這個泵里一直這樣往復下去。
直到有一天，我發(fā)現不知道什么時候起，自己的頭竟變小了，再過了一陣，身子也瘦了一圈。原來，我已經不知不覺中磨損了。
人們也發(fā)現了我的變化。
他們對我如此迅速的老去感到不滿。于是，他們將我的兄弟姐妹放進了一臺大大的機器里（注釋1），去給他們做表面處理。從機器里出來的時候，我的兄弟姐妹們都變得黑乎乎的（注釋2）。
涂層后的柱塞
我笑話它們：“你們真丑！”。
它們卻說：“你會羨慕我們的！我們比你強壯的多，你就等著看我們活的比你久吧！”
我笑他們不自量力。畢竟我也年輕過、強壯過，是時間教我認清了自己。
隨著時間一天一天的過去，眼瞅著已經到了我曾經服役的周期。我抱著幸災樂禍的心情去看望我的兄弟姐妹們，想象著它們也同我一樣磨損衰老……
他們卻依然如初見時那般黝黑，也如初見時那樣強壯，未見絲毫的磨損和衰老。原來那薄如蟬翼的黝黑外套（注釋3），竟真的幫我那些兄弟姐妹延長了他們的壽命！
我不解，更不甘。不過是多穿了件那么薄的外套，為何就與我似乎不再是一個物種？我甚至開始思考，我是不是也可以去穿上那樣一件外套，再次變得強壯。
“這究竟是為什么呢？”我執(zhí)著于那背后的原因。
“你聽過金剛石嗎？”兄弟姐妹問道。
“嗯，鉆石。”我說。
“那金剛石有什么特征？”它們問。
“……好看？”我絞盡腦汁，用我僅有的一點知識回答。
“膚淺！”它們笑起來，“那金剛石有什么特征？”
“金剛石十分的堅硬，是天然存在的物質里最堅硬的。”我不知道它們想表達什么，“可是你們穿的外套是黑色的，金剛石是透明的呀！”
“這不還沒說完嘛！那你聽說過石墨嗎？”它們又問我。
“?。∥抑懒?！所以你們的秘密在于石墨對不對？黑色的石墨起到了潤滑作用，所以磨損小了！”我好像漸漸明白了其中的秘密。
“其實不完全是石墨。我們那層外衣是類金剛石碳膜，它既有金剛石的成分也有石墨的成分。金剛石的成分會讓表面十分堅硬，石墨的成分就會起到潤滑的作用，雙重作用下，我們又堅硬又耐磨，所以壽命遠遠長于你。”
類金剛石碳膜
聽著它們的解釋，我充滿羨慕。我多么想我也立馬穿上一件這樣的外套。
然而它們告訴我，這不可能了。“它需要生長在我們的表面（注釋4），成為我們身體的一部分。現在你的表面已經磨損的凸凹不平，有很多地方會長得不穩(wěn)定，摩擦的時候會剝落。而且你的已經變小了，即使再穿上這件衣服，它也不過是幾個微米，不夠的（注釋5）。”
“所以我是再也沒有機會了是嗎？”我已經知道了自己的命運。
“是的。下輩子我們再一起去穿上這類金剛石的衣服吧。待那個時候，它一定又有了新的發(fā)展，可以更好地保護我們，讓我們活的更久一些！”
注釋：
注釋1 大大的機器：指等離子體涂層設備。該設備通過真空泵維持高真空環(huán)境，向腔體內通入氣體后施加高的電壓將氣體離化為等離子體，從而沉積到材料表面形成涂層。
注釋2 變得黑乎乎的：類金剛石非晶碳膜（DLC）外觀為炭黑色。
注釋3 薄如蟬翼的黝黑外套：DLC涂層通常僅有1~5µm厚。因其只在材料最表層進行處理，因此可以在保留基底材料本體特性的基礎上，引入DLC堅硬、耐磨的優(yōu)點。
注釋4 生長在我們的表面：DLC涂層的原理是化學氣相沉積，期間碳源氣體與基底材料生成了化學鍵，因此，涂層工藝對基底材料表面潔凈有較高要求。
注釋5 它也不過是幾個微米，不夠的：DLC涂層因為僅有1~5µm厚，不會對產品尺寸造成大的影響。因此，有些情況下，在產品已經按照圖紙要求加工完成之后再進行涂層，也不會影響產品的使用。
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