什么是非晶金剛石膜？

簡單來說，非晶金剛石膜是通過高科技手段，在物體表面沉積一層由碳原子構(gòu)成、具有鉆石般特性的薄膜。我們都知道，“金剛石”的來源是它的碳原子之間的連接方式（化學(xué)鍵）與天然鉆石相同，都是堅硬的 sp3 鍵。這正是鉆石擁有極高硬度的根本原因。sp3 鍵的比例越高，薄膜的硬度就越接近鉆石。

“非晶”的含義與天然鉆石原子整齊排列的晶體結(jié)構(gòu)不同，這層薄膜中的碳原子是長程無序、短程有序的?？梢韵胂笠幌?，它是由無數(shù)個極其微小的“鉆石晶格”無規(guī)則地組合在一起，而不是一個完整的大晶體。所以它不像鉆石那樣有規(guī)則的形狀和解理面，但保留了鉆石的硬度、導(dǎo)熱率、低摩擦系數(shù)等優(yōu)異特性。

核心特點總結(jié)：

極高硬度與耐磨性：硬度可達(dá)7000-8500 HV，遠(yuǎn)超普通類金剛石膜，因此極其耐刮擦。

低摩擦系數(shù)：表面非常光滑，摩擦系數(shù)低。

高光學(xué)透過率：涂覆在鏡片上后，本身對光線透過的影響極小。

優(yōu)異的化學(xué)惰性：能抵抗多種化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。

非晶金剛石膜是如何“鍍”出來的？

傳統(tǒng)的鍍膜方法（如蒸發(fā)、濺射）或普通的類金剛石膜制備方法（如PECVD）很難制備出sp3鍵含量如此之高、性能如此優(yōu)異的非晶金剛石膜。目前，最主流和有效的技術(shù)是 “濾質(zhì)陰極真空電弧技術(shù)”。

您可以把這個過程想象成一場在真空中進(jìn)行的、被精確控制的“微觀隕石轟炸”。整個過程大致如下：

第一步：創(chuàng)造環(huán)境

將需要鍍膜的鏡片或工件放入一個真空室中，并將其抽成高真空。這就像在太空環(huán)境中一樣，可以避免空氣分子對鍍膜過程的干擾。

第二步：引發(fā)電弧，產(chǎn)生“碳離子雨”

在真空室中，有一個由高純度石墨（碳）制成的陰極（靶材）。通過施加高壓，在陰極表面引發(fā)出一個極其微小且高能量的電弧點（類似閃電）。這個電弧點的瞬間溫度和壓力極高，足以將石墨直接氣化并電離，產(chǎn)生一團(tuán)包含高能量碳離子（C?）和電子的等離子體。這就像從石墨靶上“轟”出一團(tuán)密集的、帶電的“碳霧”。

第三步：關(guān)鍵步驟——過濾“雜質(zhì)”

這是FCVA技術(shù)的核心所在。剛剛產(chǎn)生的等離子體中，除了我們需要的高能量碳離子，還混有一些我們不想要的中性碳顆粒（俗稱“碳渣”）。如果讓這些碳渣也沉積到鏡片上，會形成粗糙、疏松的缺陷點，嚴(yán)重影響膜層質(zhì)量。因此，FCVA設(shè)備帶有一個特殊的電磁過濾系統(tǒng)。利用磁場力（洛倫茲力）讓帶電的碳離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，“拐個彎”飛向工件；而那些不帶電的、質(zhì)量較大的碳渣則因慣性無法偏轉(zhuǎn)，被收集阱捕獲。這樣就得到了一束非常“純凈”的高能量碳離子束。

第四步：沉積成膜

經(jīng)過過濾的純凈碳離子束，以極高的動能（通常幾十到幾百電子伏特）轟擊到鏡片表面。如此高的能量使得碳離子能夠：

“打入”基底表面，與基底材料形成牢固的化學(xué)結(jié)合（膜基結(jié)合力強）。

在表面“遷徙”并找到最穩(wěn)定的位置。

在冷卻和穩(wěn)定過程中，碳原子之間優(yōu)先形成堅硬的 sp3 鍵，而不是形成石墨（鉛筆芯）中那種柔軟的sp2鍵。

這樣，碳離子一個接一個地沉積下來，最終形成一層致密、堅硬、光滑的非晶金剛石膜。

FCVA技術(shù)的優(yōu)勢總結(jié)

正是這套復(fù)雜的工藝，賦予了非晶金剛石膜超凡的性能：

高sp3鍵含量：高能離子轟擊是形成sp3鍵的關(guān)鍵，因此膜層硬度極高。

膜層致密純凈：磁過濾去除了碳渣等雜質(zhì)，膜層質(zhì)量高，缺陷少。

膜基結(jié)合力強：高能離子像“打釘子”一樣嵌入基底，結(jié)合非常牢固，不易剝落。

低溫工藝：整個過程的溫升可以控制在80℃以下，完美適用于不耐高溫的樹脂鏡片等材料。 

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