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類金剛石涂層（DLC）是一種由碳元素構(gòu)成、在性質(zhì)上和鉆石類似，同時又具有石墨原子組成結(jié)構(gòu)的涂層物質(zhì)，是一種非晶態(tài)薄膜，具有高硬度和高彈性模量、低摩擦因數(shù)、耐磨損以及良好的真空摩擦特性，因此通常作為耐磨涂層使用。

DLC 涂層即類金剛石涂層,泛指不定性碳的晶體結(jié)構(gòu)材質(zhì)。在該材質(zhì)中碳原子以不同的排列方式錯中夾雜的結(jié)合在一起,從而使得該涂層具有天然的優(yōu)良性能。 

DLC涂層的主要性能

1、力學性能

a、硬度及彈性模量。不同的沉積方法制備的DLC膜硬度及彈性模量差異很大，用磁過濾陰極電弧法可以制備出硬度達到甚至超過金剛石的DLC膜，用陰極電弧法制備的DLC膜比較高硬度可達50GPa以上，而用離子源結(jié)合非平衡磁控濺射法制備的DLC膜硬度達21GPa。膜層內(nèi)的成分對膜層的硬度有一定的影響， Si、N的摻入可以提高DLC膜的硬度。DLC膜具有較高的彈性模量，雖低于金剛石（110GPa），但明顯高于一般金屬和陶瓷的彈性模量。 

b、內(nèi)應(yīng)力和結(jié)合強度。薄膜的內(nèi)應(yīng)力和結(jié)合強度是決定薄膜的穩(wěn)定性和使用壽命，影響薄膜性能的兩個重要因素，內(nèi)應(yīng)力高和結(jié)合強度低的DLC膜容易在應(yīng)用中產(chǎn)生裂紋、褶皺，甚至脫落，所以制備的DLC膜比較好具有適中的壓應(yīng)力和較高的結(jié)合強度。大部分研究表明，直接在基體上沉積的DLC膜的膜\基結(jié)合強度一般比較低，通過采用Ti\TiN\TiCN\TiC中間梯度過渡層的方法提高DLC膜與基體的結(jié)合強度，在模具鋼上沉積DLC膜的結(jié)合強度達44N-74N，制備的膜導(dǎo)總體厚度可達5um。‍ 

2、摩擦性能

DLC膜不僅具有優(yōu)異的耐磨性，而且具有很低的摩擦系數(shù)，一般低于0.2，是一種優(yōu)異的表面抗磨損改性膜。DLC的摩擦系數(shù)隨制備工藝的不同和膜中成分的變化而變化，其摩擦系數(shù)比較低可達0.005。摻雜金屬元素可能降低其摩擦系數(shù)，但加入H能提高潤滑作用，環(huán)境也對摩擦系數(shù)有一定的影響。但總的來說，DLC膜與傳統(tǒng)的硬質(zhì)薄膜（如上述的TiN、TiC、TiAlN等）相比，在摩擦系數(shù)方面具有明顯優(yōu)勢，這些傳統(tǒng)硬質(zhì)薄膜的摩擦系數(shù)都在0.4以上。因此，DLC膜有可能在許多摩擦學領(lǐng)域替代這些傳統(tǒng)硬膜。制備的摻金屬DLC膜具有良好的抗摩擦磨損性能及低達0.13-0.15的摩擦系數(shù)。 

3、熱穩(wěn)定性

由于DLC屬亞穩(wěn)態(tài)的材料，熱穩(wěn)定性差是限制DLC膜應(yīng)用的一個重要因素，在300℃以上退火時即出現(xiàn)了sp3鍵向sp2鍵轉(zhuǎn)變，為此，人們進行了大量的工作試圖提高其熱穩(wěn)定性。有研究發(fā)現(xiàn)：Si的加入可以明顯改善DLC膜的熱穩(wěn)定性，含20 at%Si的DLC膜在740℃退火時才出現(xiàn)sp3鍵向sp2鍵轉(zhuǎn)變。同樣，金屬（如Ti、W、Cr）的摻入也可提高DLC膜的熱穩(wěn)定性。

4、耐腐蝕性

純DLC膜具有優(yōu)異的耐蝕性，各類酸、堿甚至王水都很難侵蝕它。但摻雜有其他元素的DLC膜的耐蝕性有所下降，這是由于摻雜的元素首先被侵蝕，從而破壞了膜的連續(xù)性所致。 

5、表面狀態(tài)

DLC膜表面一般較光潔，對基材的表面光潔度沒有太大的影響，但隨著膜厚的增加，表面光潔度會下降。不同的沉積方法所得到的DLC膜表面光潔度也是不同的，采用離子源技術(shù)沉積的DLC膜表面質(zhì)量明顯優(yōu)于電弧離子鍍。 

DLC膜具有很好的抗粘結(jié)性，特別是對有色金屬（如銅、鋁、鋅等），對塑料、橡膠、陶瓷等也有抗粘結(jié)性。‍

應(yīng)用方向有哪些？

(1)鉆頭、銑刀

DLC膜可以應(yīng)用于鉆頭和銑刀上，特別是摻雜金屬的DLC膜，它不僅具有 高的硬度，還具有低的摩擦系數(shù)、抗有色金屬粘結(jié)。

(2)光盤模具及其輔助模具

光盤模具是生產(chǎn)CD、CDR、DVD的重要工具，為了減少它與母盤（鎳 盤）的摩擦，希望模具表面硬且摩擦系數(shù)小，目前，國外大多采用DLC膜層，大大提高了模具的壽命和盤片的質(zhì)量。鍍膜之后有硬度高，摩擦系數(shù)低，耐磨，耐腐蝕，抗粘結(jié)性好且環(huán)保等特點。

(3)芯軸

DLC膜的耐磨減摩及耐腐蝕性，可顯著提高齒輪、芯軸等運動部件的使用性能及壽命。

(4)刀片上的應(yīng)用

現(xiàn)在DLC也在各種刀片如剪刀、刮胡刀等上的應(yīng)用。DLC膜減小了刀片與 皮膚的摩擦，改善了刀片的性能，延長了使用壽命。

(5)關(guān)鍵零部件上的應(yīng)用

DLC膜在許多關(guān)鍵零部件也能發(fā)揮其優(yōu)良的性能，如在制成式斯特林制冷機的活塞上的應(yīng)用利用其低的摩擦系數(shù)，降低摩擦力，提高耐磨性，達到無油潤滑及使用壽命要求。

在縫紉機配件-旋梭上鍍DLC膜替代原來的電鍍硬鉻處理，不但避免了污染環(huán)境的問題，而且，明顯提高工件表面硬度及耐磨性，使用壽命提高了10倍以上，同時，也因表面膜層摩擦系數(shù)降低后，使機器運行過程中產(chǎn)生的噪音變小。

(6)其它應(yīng)用

DLC膜在工模具上的應(yīng)用其它例子非常多，如：粉末冶金成型模具、塑膠成型模具、引線框彎曲模具、玻璃片成型模具、鎂合金加工模具、在軸承等。