類金剛石碳納米塗層

汽車要飽受日曬雨淋,生產汽車零部件要符合嚴格的標準和要求,又要減碳保護環境。生產力局專家利用類金剛石(Diamond-Like Carbon,簡稱DLC)碳納米塗層,改善汽車零部件的表面性能,以提升汽車零部件的效率和耐久性,有效減少汽車碳排放。

摩擦減損效率

生產力局智能製造及材料科技部高級顧問盧偉賢博士解釋,當汽車行駛時,發動機部件之間摩擦造成燃料消耗,只能發揮三成能量,影響零部件效率,並造成碳排放。

針對以上問題,類金剛石(Diamond-Like Carbon,簡稱DLC)碳納米塗層是解決方案。這種塗層既有型格的外觀(黑色光亮表面),又有高硬度和低摩擦系數的內涵,可顯著提高汽車發動機效率,並減少相應的碳排放,是內外兼備的塗層。

塗層是優良的潤滑劑

盧博士表示:「由於汽車行駛使零部件溫度上升高達攝氏300度,並且出現互相摩擦的情況,使潤滑劑失去功效。在零部件表面鍍上DLC塗層可成為優良的潤滑劑,不但提升效能,亦可減低摩擦造成的損耗。」

面對汽車零部件對效率和環保的要求不斷提高,加上歐美市場對進口車輛的碳排放要求愈益嚴格,日本汽車廠商已在零部件上使用DLC塗層,本港製造商同樣需要急起直追,提升本身的生產能力和質量水平。

解讀DLC

類金剛石與鑽石和石墨同屬硬質碳元素結構,硬度和耐磨性能介乎兩者之間,亦擁有石墨的自潤滑功能,是兼具高硬度和優異摩擦性能的塗層。

DLC塗層優點

生產力局研發出類金剛石碳納米塗層的示範設備。盧偉賢博士表示,使用直流 - 交流電源疊加偏置技術可加強熱應力控制,提升塗層的附著力和硬度。生產力局研發出類金剛石碳納米塗層的示範設備。盧偉賢博士表示,使用直流 - 交流電源疊加偏置技術可加強熱應力控制,提升塗層的附著力和硬度。

直流 - 交流電疊加偏置技術 提升效率和耐久性

由於目前DLC塗層技術存在附著力和硬度不足等問題,在創新及科技基金的資助下,生產力局開展研發項目,利用物理氣相沉積(PVD)和等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)的表面處理方法,結合直流 - 交流電源(DC-AC)疊加偏置技術,改善DLC塗層的性能。

盧博士表示,直流電和交流電交疊應用提高了離化率(Ionization),即可產生更多離子,好處是可提升塗層的密度、降低應力,因此可提升各種汽車機械部件的效率和耐久性。

碳結構特性

拓展醫療保健的應用

盧偉賢博士表示,由於DLC塗層耐用又美觀,未來的應用遠比想像的多。除了汽車零部件外,亦可用於電子、珠寶、鐘表業等;加上其生物兼容的特性,可進一步拓展醫療及保健行業市場。

使用類金剛石碳(DLC)納米塗層的活塞環。使用類金剛石碳(DLC)納米塗層的活塞環。

汽缸樣本使用DLC塗層後(圖左),實用又美觀。汽缸樣本使用DLC塗層後(圖左),實用又美觀。

生產力局擁有豐富的材料及表面處理的經驗,可提供一站式技術方案及顧問服務,如有查詢,歡迎與生產力局聯絡。