DLC涂层长久以来在工业领域有很广泛的应用

       在DLC涂层的众多种类中，有一种较为常见的Me-DLC涂层（热敏性钢涂层），长久以来在工业领域有很广泛的应用。Me-DLC涂层具有有很低的内应力，因此，该种涂层具有很好的涂层结合力。Me-DLC涂层中可以加入多种元素，如Ti、Nb、Ta和B等，但目前最常用的方法是加入钨元素（W），形成W-DLC（也可以是W-C:H或者a-C:H:W）。因为与其他元素相比，W-DLC涂层具有相对较低的摩擦系数（通常在0.1～0.2，干式），从而具有很好地耐磨损性能，以及良好的耐滚动接触疲劳性能。

       除了热敏性钢涂层，还有一种含氢DLC涂层。含氢类DLC通过各种PA-CVD（等离子辅助CVD，通过射频、微波或其他等离子激活方式）制备而成C。这类DLC涂层具有相对高的显微硬度（一般在2000～3000HV）和极低的摩擦系数（0.05～0.15，干式）。通过PA-CVD方法制备的含氢DLC涂层表面粗糙度非常低。最近，它们已经成为汽车引擎零部件，如梃杆、活塞杆和各种柴油喷射系统零部件涂层的工业标准。

       最近，另一类DLC涂层，ta-C涂层正在越来越引起人们的兴趣。因为此类涂层具有非常高的硬度及其带来的非常好的耐摩擦性能。另外，无氢类ta-C涂层结合某些润滑剂能够显着减少摩擦。此类DLC涂层一般通过石墨靶的电弧蒸发来获得。涂层的特点是非常高的硬度值，一般在4000～7000HV，并且几乎不含氢。所以常把此类涂层叫做无氢类DLC涂层。在ta-C类DLC涂层中，碳原子以类似水晶体4晶点结构四面体为主体。

       DLC系列涂层可以成功地应用于切削和成型产业。例如，在加工高强度材料特别是非铁合金时，适合于材料及其涂层的切削条件将大大延长刀具的使用寿命。在铝合金成型加工时，基于模具表面的惰性保护涂层可以改善产品质量，例如，清理间隔可延长10~100倍。涂层可以进步加工表面的性能，这也是人们选择使用MAXIT®－DLC涂层的原因。

       DLC涂层具有独特的高硬度和低摩擦系数，并且具有极强地抗与金属材料粘结的性能。

       目前，DLC涂层的发展较快，其优良的涂层性能使其得以实现工业化生产并得到广泛的应用。

　    　由于含有金刚石成分，DLC具有很多优良的特性：高硬度-60GPa或Hv6000以上；低摩擦系数-0.06；极好的膜层致密性；良好的化学稳定性以及良好的光学性能等。应用于刀具上的DLC涂层所表现出的特殊性能远超过其它硬质涂层。涂以DLC的刀具主要应用包括：石墨切削，各种有色金属（如铝合金，铜合金等）切削，非金属硬质材料（如亚克力，玻璃纤维，PCB材料）切削等。 

DLC系列涂层适合于诸如钻头，铣刀，丝锥，刀片和各种成形刀的具体应用。 　 

　　在铝合金切削应用上，由于铝的材料粘性，会很快在刀具切削面形成材料黏着现象，从而导致被加工面加工品质下降。而对于刀具本身，由于被切削金属在其表面的积聚，温度急剧升高，最终导致刀具很快失效。对比试验表明：DLC涂层的刀片在很大程度上解决了铝材的黏着问题，确保被加工件加工面始终保持较高的品质，刀具寿命也得以大幅提高。此外，由于DLC涂层刀具具有以上特性，用户还可以提高加工速度，从而使加工效率大幅提高（约25%~40%左右）。DLC涂层在刀具上的成功应用为铝合金加工行业，尤其是汽车制造行业，提供了一个良好的解决方案。 　　 

　　类似的应用结果也体现在亚克力材料的的切削表现之中。亚克力等非金属材料具有硬度高，熔点较金属材料低的特点。不涂层（或涂以其它硬质涂层，如TiN，TiAlN等）的刀具在切削过程中由于加工温度是材料削发生熔融或半熔而导致排削不畅现象，最终致使刀具实效，被加工材料表面质量无法达到要求等品质缺陷。涂以星弧DLC的亚克力切削刀具则可以很好解决以上的问题。星弧DLC不但具有高硬度（Hv3500），还具有极低的摩擦系数（~0.08），使刀具在切削过程中很大程度上降低了由于摩擦产生的热量，增强了排削性能，从而使刀具平均使用寿命提高3倍，被加工亚克力表面质量远好于不涂层或其它涂层刀具。 　 

　　石墨加工不同于其它金属材料的加工。由于石墨材料硬度高，加工后所产生的粉层具有很强的磨损性能，所以市场上常用的硬质涂层无一可以解决这一难题。其主要原因包括：普通涂层（如TiAlN，TiN等）的摩擦系数较高，在加工过程中产生的热量是刀具很快失效。其次，涂层会和石墨本身的碳起化学反应，生成碳化物，破坏涂层材料结构，使其失效。实际使用数据表明，应用DLC的硬质合金铣刀，其使用寿命可提高4倍，这一特性在直径小于10毫米的道具上尤为突出。 

 　 随着DLC涂层刀具的应用市场逐渐扩大以及星弧涂层面对不同应用的各种DLC细分工艺的开发，这以新兴涂层将在不久的将来为更多的用户和行业所采用。

依托涂层技术可以使机加工后的产品零部件获得更好的表面机械性能，从而弥补材料本身所不具有的某些特性。

近年来，DLC涂层在产业领域得到了越来越广泛的技术应用，尤其是自20世纪90年代中期以来，作为汽车零部件保护性涂层得到快速发展。

DLC涂层具有独特的高硬度和低摩擦系数，并且具有极强地不与金属材料粘结的性能。因此，这种涂层技术成为汽车行业应用的理想选择。

DLC涂层的显微结构，实际上，DLC涂层是指一个涂层种类，如表所示，其包含有很多不同的涂层组分和生产工艺。

热敏性钢涂层

在DLC涂层的众多种类中，有一种较为常见的Me-DLC涂层，长久以来在产业领域有着广泛的应用。

Me-DLC涂层具有很低的内应力，因此，该种涂层具有很好的涂层结协力。Me-DLC涂层中可以加进多种元素，如Ti、Nb、Ta和B等，但目前最常用的方法是加进钨元素（W），形成W-DLC（也可以是W-C:H或者a-C:H:W）。由于与其他元素相比，W-DLC涂层具有相对较低的摩擦系数（通常在0.1～0.2，干式），从而具有很好地耐磨损性能，以及良好的耐转动接触疲惫性能。

含氢DLC涂层

DLC类涂层当中最普遍的是通过各种PA-CVD（等离子辅助CVD，通过射频、微波或其他等离子激活方式）制备的含氢类DLC。含氢类DLC涂层具有相对高的显微硬度（一般在2000～3000HV）和极低的摩擦系数（0.05～0.15，干式）。通过PA-CVD方法制备的含氢DLC涂层表面粗糙度非常低。最近，它们已经成为汽车引擎零部件，如梃杆、活塞杆和各种柴油喷射系统零部件涂层的产业标准。

无氢类DLC涂层

最近，另一类DLC涂层，ta-C涂层正在越来越引起人们的爱好。由于此类涂层具有非常高的硬度及非常好的耐摩擦性能。另外，无氢类ta-C涂层结合某些润滑剂能够明显减少摩擦，例如在尼桑汽车的发动机气阀机构上就有此类技术的应用。此类DLC涂层一般通过石墨靶的电弧蒸发来获得。涂层的特点是具有非常高的硬度值，一般在4000～7000HV，并且几乎不含氢。所以常把此类涂层叫做无氢类DLC涂层。在ta-C类DLC涂层中，碳原子以类似水晶体4晶点结构（四面体）为主体。

ta-C涂层的制备

在不断的发展中，开发ta-C类DLC涂层并将其应用到产业领域。目前，除了采用激光电弧技术以外，还可以采用其他方法制备ta-C类 DLC涂层。

1.直流电弧工艺蒸发石墨靶源

目前使用传统的直流电弧工艺来蒸发石墨靶源制取ta-C类DLC涂层的工艺方法已经在最后的优化阶段，预计在不远的将来将实现产业化应用。此工艺应用的投资本钱很低，但是与激光电弧工艺相比，此工艺的驱弧过程很难实现，并导致由此引起的涂层表面粗糙题目。

2.磁控溅射石墨靶源

制备DLC涂层的另一种工艺方法是磁控溅射石墨靶源，由此获得的涂层。在现实环境下这种涂层在大规模产业生产中已经得到了成功地应用，并且获得很好的效果。通过此工艺沉积的DLC涂层较硬，通常可达2000～4000HV，具有非常低的表面粗糙度，并且可以实现无氢类DLC涂层的沉积。

可以说DLC涂层发展的很快，DLC涂层优良的涂层性能使其得以实现产业化生产并得到广泛的应用。这些发展激发了很多科研院所和公司投资进一步的研究并带动了整个产业向将来迈进了一步。