ISO 20523:2017
(Main)Carbon based films — Classification and designations
Carbon based films — Classification and designations
ISO 20523:2017 specifies classification, designations and short names for carbon based films. These are films in which carbon is the predominant constituent part and which are deposited by physical vapour deposition (PVD) or chemical vapour deposition (CVD) process. This includes amorphous carbon-based films, also called diamond-like carbon films (DLC), as well as CVD diamond films, graphite and polymer-like films. ISO 20523:2017 is applicable to those films which are produced on an industrial scale. Additional carbon based films are under development. ISO 20523:2017 refers to the material of carbon based films. It does not refer to the entire coating that can consist of a main functional layer with additional layers below or on top. A layer can change in composition and/or material property over its thickness. Such layers are called gradient layers. The definitions in this document refer to non-gradient layers. A carbon based film can include other elements like hydrogen, metal elements or others. Metal constituents can be included as metal carbides. Films with additional elements are only covered by this document if carbon is the predominant constituent part. Carbon incorporated as carbide, as can be present in metal-containing amorphous carbon films (a-C:Me, a-C:H:Me), does not count to this amount. ISO 20523:2017 does not apply to the class of carbon materials such as fullerenes, carbon nanotubes and graphene.
Films à base de carbone — Classification et désignations
L'ISO 20523 :2017 spécifie une classification, des désignations et des noms abrégés pour les films à base de carbone. Il s'agit de films dans lesquels le carbone représente la partie constitutive prédominante et qui sont déposés par un procédé de dépôt physique en phase vapeur (PVD) ou de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Cela comprend les films à base de carbone amorphe, également appelés films de carbone adamantin (ou films DLC) ainsi que les films de diamant obtenus par CVD, les films de graphite et les films de type polymère. L'ISO 20523 :2017 s'applique aux films de ce type fabriqués à l'échelle industrielle. D'autres films à base de carbone sont en cours de développement. L'ISO 20523 :2017 traite du matériau des films à base de carbone. Il ne traite pas du revêtement dans son ensemble qui peut consister en une couche fonctionnelle principale avec des couches supplémentaires en dessous ou au-dessus. Une couche peut changer de composition et/ou de propriété de matériau sur son épaisseur. De telles couches sont appelées couches à gradient. Les définitions du présent document se rapportent à des couches sans gradient. Un film à base de carbone peut comprendre d'autres éléments comme l'hydrogène, des éléments métalliques ou autres. Les constituants métalliques peuvent être inclus sous forme de carbures métalliques. Les films comportant des éléments supplémentaires ne sont couverts par le présent document que si le carbone représente la partie constitutive prédominante. Le carbone incorporé sous forme de carbure, tel qu'il peut être présent dans les films de carbone amorphe contenant du métal (a-C:Me, a-C:H:Me), n'est pas compté dans cette quantité. L'ISO 20523 :2017 ne s'applique pas à la classe des matériaux carbonés tels que les fullerènes, les nanotubes de carbone et le graphène.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20523
First edition
2017-09
Carbon based films — Classification
and designations
Films à base de carbone — Classification et désignations
Reference number
ISO 20523:2017(E)
©
ISO 2017
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ISO 20523:2017(E)
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ISO 20523:2017(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Abbreviated terms . 2
5 Deposition . 2
6 Classification . 2
6.1 General . 2
6.2 Main carbon film groups . 2
6.3 Classification criteria . 2
6.3.1 General. 2
6.3.2 Crystallinity . 3
2 3
6.3.3 Ratio of CC sp to sp hybridization . 3
6.3.4 Hydrogen content. 3
6.3.5 Content of additional elements . 3
6.4 Coating architecture . 3
6.4.1 Monolayer . 3
6.4.2 Multilayer . 3
6.4.3 Gradient layers. 3
6.5 Classification table . 3
7 Polymer-like carbon films . 5
8 Amorphous carbon films . 5
9 Diamond films . 6
10 Graphite films . 6
Annex A (informative) Deposition methods . 7
Annex B (informative) Characterization methods . 8
Bibliography .10
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ISO 20523:2017(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by ISO/TC 107, Metallic and other inorganic coatings.
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ISO 20523:2017(E)
Introduction
Carbon based films are applied as a coating to modify the surface properties of parts or to synthesize
the carbon material. The applications cover machine elements, tools, optics, electronics, medical
engineering, microsystem technology, electrochemistry, acoustics, decoration and many more. Carbon
based films exist as many different types, which differ significantly in their properties. It is therefore
important to choose the right film type for a given application.
The aim of this document is to provide a consistent classification that covers all carbon based film
types. Furthermore, the classified film types are named with a system of consistent designations. This
enables both providers and users to compare different carbon based films on common nomenclature.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 20523:2017(E)
Carbon based films — Classification and designations
1 Scope
This document specifies classification, designations and short names for carbon based films. These are
films in which carbon is the predominant constituent part and which are deposited by physical vapour
deposition (PVD) or chemical vapour deposition (CVD) process. This includes amorphous carbon-based
films, also called diamond-like carbon films (DLC), as well as CVD diamond films, graphite and polymer-
like films.
This document is applicable to those films which are produced on an industrial scale. Additional carbon
based films are under development.
This document refers to the material of carbon based films. It does not refer to the entire coating that
can consist of a main functional layer with additional layers below or on top.
A layer can change in composition and/or material property over its thickness. Such layers are called
gradient layers. The definitions in this document refer to non-gradient layers.
A carbon based film can include other elements like hydrogen, metal elements or others. Metal
constituents can be included as metal carbides. Films with additional elements are only covered by
this document if carbon is the predominant constituent part. Carbon incorporated as carbide, as can be
present in metal-containing amorphous carbon films (a-C:Me, a-C:H:Me), does not count to this amount.
This document does not apply to the class of carbon materials such as fullerenes, carbon nanotubes and
graphene.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
3.1
substrate
workpiece upon which deposition is to take place
3.2
nanocrystalline
polycrystalline form with a crystallite size in the range of 1 nm to 500 nm, measured on the growth
side of the film
3.3
microcrystalline
polycrystalline form with a crystallite size in the range of 0,5 μm to 10 μm, measured on the growth
side of the film
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ISO 20523:2017(E)
4 Abbreviated terms
PVD physical vapour deposition
CVD chemical vapour deposition
5 Deposition
Many different PVD and CVD methods are used to deposit carbon based films. The properties of a
carbon film type may differ depending on the deposition method. A list of common deposition methods
is given in Annex A.
6 Classification
6.1 General
The classification of carbon based films is based on the material composition.
6.2 Main carbon film groups
Carbon based films are subdivided into the following main groups according to their chemical
bonding state:
— polymer-like carbon films, where the carbon atoms are linked in chai
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20523
Première édition
2017-09
Films à base de carbone —
Classification et désignations
Carbon based films — Classification and designations
Numéro de référence
ISO 20523:2017(F)
©
ISO 2017
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ISO 20523:2017(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée
sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Tel. +41 22 749 01 11
Fax +41 22 749 09 47
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www.iso.org
ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 20523:2017(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Abréviations . 2
5 Dépôt . 2
6 Classification . 2
6.1 Généralités . 2
6.2 Principaux groupes de film de carbone . 2
6.3 Critères de classification . 2
6.3.1 Généralités . 2
6.3.2 Cristallinité . 3
2 3
6.3.3 Rapport d'hybridation sp sur sp des liaisons CC . 3
6.3.4 Teneur en hydrogène . 3
6.3.5 Teneur en éléments supplémentaires . 3
6.4 Architecture de revêtement . 3
6.4.1 Monocouche . 3
6.4.2 Multicouche . 3
6.4.3 Couches à gradient . 3
6.5 Tableau de classification . 3
7 Films de carbone de type polymère. 5
8 Films de carbone amorphe . 5
9 Films de diamant . 6
10 Films de graphite . 6
Annexe A (informative) Méthodes de dépôt . 7
Annexe B (informative) Méthodes de caractérisation . 8
Bibliographie .10
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ISO 20523:2017(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 107, Revêtements métalliques et
autres revêtements inorganiques.
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 20523:2017(F)
Introduction
Les films à base de carbone sont appliqués en tant que revêtement pour modifier les propriétés de
surface de pièces ou pour synthétiser le matériau carboné. Les applications couvrent les éléments de
machine, les outils, l'optique, l'électronique, l'ingénierie médicale, la technologie des microsystèmes,
l'électrochimie, l'acoustique, la décoration et bien d'autres domaines. Les films à base de carbone
existent sous une multitude de types différents, dont les propriétés diffèrent significativement. Il est
donc important de choisir le bon type de film pour une application donnée.
Le présent document norme vise à fournir une classification cohérente couvrant tous les types de film
à base de carbone. En outre, les types de film classés sont référencés selon un système de désignations
cohérentes. Cela permet aux fournisseurs et aux utilisateurs de comparer différents films à base de
carbone selon une nomenclature commune.
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NORME INTERNATIONALE ISO 20523:2017(F)
Films à base de carbone — Classification et désignations
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie une classification, des désignations et des noms abrégés pour les
films à base de carbone. Il s’agit de films dans lesquels le carbone représente la partie constitutive
prédominante et qui sont déposés par un procédé de dépôt physique en phase vapeur (PVD) ou de
dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Cela comprend les films à base de carbone amorphe, également
appelés films de carbone adamantin (ou films DLC) ainsi que les films de diamant obtenus par CVD, les
films de graphite et les films de type polymère.
Le présent document s'applique aux films de ce type fabriqués à l'échelle industrielle. D'autres films à
base de carbone sont en cours de développement.
Le présent document traite du matériau des films à base de carbone. Il ne traite pas du revêtement
dans son ensemble qui peut consister en une couche fonctionnelle principale avec des couches
supplémentaires en dessous ou au-dessus.
Une couche peut changer de composition et/ou de propriété de matériau sur son épaisseur. De telles
couches sont appelées couches à gradient. Les définitions du présent document se rapportent à des
couches sans gradient.
Un film à base de carbone peut comprendre d'autres éléments comme l'hydrogène, des éléments
métalliques ou autres. Les constituants métalliques peuvent être inclus sous forme de carbures
métalliques. Les films comportant des éléments supplémentaires ne sont couverts par le présent
document que si le carbone représente la partie constitutive prédominante. Le carbone incorporé sous
forme de carbure, tel qu'il peut être présent dans les films de carbone amorphe contenant du métal
(a-C:Me, a-C:H:Me), n'est pas compté dans cette quantité.
Le présent document ne s’applique pas à la classe des matériaux carbonés tels que les fullerènes, les
nanotubes de carbone et le graphène.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp
3.1
substrat
pièce sur laquelle le dépôt doit avoir lieu
3.2
nanocristallin
forme polycristalline dont la taille des cristallites, mesurée du côté de la croissance du film, est comprise
entre 1 nm et 500 nm
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ISO 20523:2017(F)
3.3
microcristallin
forme polycristalline dont la taille des cristallites, mesurée du côté de la croissance du film, est comprise
entre 0,5 μm et 10 μm
4 Abréviations
PVD dépôt physique en phase vapeur (physical vapour deposition)
CVD dépôt chimique en phase vapeur (chemical vapour deposition)
5 Dépôt
De nombreuses méthodes PVD et CVD différentes sont utilisées pour déposer des films à base de
carbone. Les propriétés d'un type de film de carbone peuvent différer selon la méthode de dépôt. Une
liste des méthodes de dépôt courantes est donnée à l'Annexe A.
6 Classification
6.1 Généralités
La classification des films à base de carbone est basée sur la composition du matériau.
6.2 Principaux groupes de film de carbone
Les films à base de carbone se divisent selon les principaux groupes suivants, en fonction de l'état de
leurs liaisons chimiques:
— les films de carbone de type polymère, où les atomes de carbone sont liés de manière à former
des chaînes, réticulées entre elles, et qui contiennent une quantité élevée d'hydrogène (de type
polymère);
— les films de carbone amorphe, où les atomes de carbone sont disposés selon un agencement
aléatoire réticulé (amorphe);
— les films de carbone cristallin, qui sont caractérisés par un agencement régulier des atomes de
carbone, de telle sorte que des cr
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.