DLC涂层是属于亚稳态的材料

     DLC涂层是属于亚稳态的材料，所以其热稳定性很好，这使它在机械行业中有了很大的生存地位。其次它的力学性能好，硬度大，弹性好，所以在很多工业刀具中它得到良好的应用。

DLC涂层摩擦性能也是其优点，它摩擦系数很低，是一种优异的表面抗磨损改性膜5。DLC涂层还有一个特点，就是它的耐腐蚀性，DLC涂层的耐腐蚀非常好，像这类化学涂层，在应用中存在很大的可能接触一些酸性物料，所以它的耐腐蚀性使它的地位，在化学工业中，坚不可摧。

  涂层的结构与组分，以及涂覆过程所使用的工艺将决定这些涂层的属性。由于这些可实现的属性所覆盖的范围甚广，DLC涂层在很多方面均大有用武之地。

     由于兼具了很高的耐磨性和杰出的摩擦性能及抗粘附性，DLC涂层将是摩擦组件与工具表面处理过程的理想选择。

     DLC涂层拥有多种多样的特性，这也为有着功能明确的多功能表面的新产品的开发创造了条件。

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。

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，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。

    由于各种先进涂层设备和技术的应用，复合涂层大量开发出来。在光学窗口上先涂敷增透涂层，然后再在最外层涂DLC涂层，不仅提高了透过率而且实现了涂层耐候、耐磨和耐划伤的功能，有效保护了功能器件，使得DLC被大量的用在可见光和红外透光光学器件上。

    DLC涂层具有良好的耐磨、减磨特性，是一种优异的表面抗磨损改性膜。DLC膜在在红外区具有很高的透过率，在可见光区有一定程度的吸收，它的折射率一般在1.5-2.5，受沉积技术的影响而有所不同，根据工艺条件不同而改变。另外，DLC涂层具有优异的抗腐蚀能力，耐酸、耐碱。正是由于DLC的这些特性，DLC一直被广泛用在红外窗口器件上，用于保护涂层。

   由于DLC具有良好的光学透过性和适于低温沉积的特点，因此DLC可以作为由低熔点塑料材料制成的光学部件的表面抗磨损保护层，比如飞机和汽车的窗玻璃、仪器面板、手机屏幕和眼镜片等。

   在树脂眼镜片表面沉积DLC薄膜作为抗磨加硬层，只要很薄一层(<0.1um)就可以显著提高镜片的表面硬度，增加耐磨损性，延长镜片的使用寿命。DLC可使镜片的可见光透明度提高，并且有效地吸收阻止紫外线，有益于视力的保护。

DLC涂层的主要作用有以下三点:

(1)保护作用。铝合金型材在使用过程中，长期暴露于空气中，会受到氧、水分、酸物、盐雾及各种腐蚀性气体、紫外光线等的侵蚀和破坏。在需要受到保护的工件表面通过一定的涂装工艺方法形成具有一定厚度的涂层(即保护层)，从而起到保护作用。

(2)装饰作用。涂料可以配制出多种多样的颜色，加上涂层平整光亮，甚至可以做出各种立体质感的效果，如锤纹、橘纹、晶纹、绒面等，使产品形成美丽的造型和外观以及所需要的特种性能，起到美化人类生活环境的作用。

(3)其他作用。涂层除了具有保护和装饰作用外，还具有许多特殊的功能，如电绝缘、导静电、防污、耐热、耐磨、保温、反光、防噪声、减震、防滑、防紫外线等。涂层的这些特殊功能，增强了产品的使用性能，拓宽了产品的适用范围，使涂层产品在国民经济领域的应用越来越广泛。

    DLC泛指不定性碳的晶体结构材质，此类材质里同时存在着如钻石般（SP3）及石墨般（SP2）碳原子排列方式，杂乱交错地结合在一起。DLC涂层可达至高硬度（2000-5000 Hv），低摩擦系数（0.01-0.1）抗酸抗碱的化学特征，优良的耐磨性能，与基体结合力强，具有优异的耐蚀性，能耐各种酸、碱等腐蚀，对金属、塑料、橡胶、陶瓷等均有良好的抗粘结和防咬合性能，表面粗糙度低（可达镜面级），可在各种钢铁、钛合金、硬质合金等材料上沉积，其中含金属DLC更有导电特性。可做到涂层厚度：0.5 ~ 3μm，涂层最高耐热400℃。

　　DLC涂层表面非常光滑，有着耐磨和固体润滑功能。其应用非常广泛，在不同工业领域都能找到它的应用例子。

涂层（coating）是涂料一次施涂所得到的固态连续膜，是为了防护，绝缘，装饰等目的，涂布于金属，织物，塑料等基体上的塑料薄层。涂料可以为气态、液态、固态，通常根据需要喷涂的基质决定涂料的种类和状态。

    依据所用涂料的种类而有不同的称呼，如底漆的涂层称为底漆层，面漆的涂层称为面漆层。一般涂料所得涂层较薄，约在20~50微米，厚浆型涂料则一次可得厚达1毫米以上的涂层。

    是为了防护，绝缘，装饰等目的，涂布于金属，织物，塑料等基体上的塑料薄层。

   DLC具有良好的耐磨、减磨特性，是一种优异的表面抗磨损改性膜。DLC膜在在红外区具有很高的透过率，在可见光区有一定程度的吸收，它的折射率一般在1.5-2.5，受沉积技术的影响而有所不同，根据工艺条件不同而改变。另外，DLC具有优异的抗腐蚀能力，耐酸、耐碱。正是由于DLC的这些特性，DLC一直被广泛用在红外窗口器件上，用于保护涂层。

    DLC涂层的工业化生产开始于上世纪末和本世纪初，和普通的应用于刀具/模具上的硬质涂层（如TiN, TiAlN, CrN, TiCN等）相比是一种崭新的涂层技术。目前在世界范围内，能将这一技术很好应用的厂家也屈指可数。DLC是新一代硬质涂层技术和应用的典型代表以及发展方向。

     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涂层类金钢石膜层是一种具有摩擦系数低、耐磨性高的固体润滑膜层，该膜的润滑是由于碳以石墨的微晶结构存在于膜层中，大大的改善了摩擦和耐磨性能。常用的硬质涂层在某些特殊领域的切削场合无法得以良好地应用,这些应用包括:铝合金、铜合金、石墨、亚克力、玻璃纤维等。

厚度为1~1.5μm 2、抗氧化温度为800℃ 

摩擦系数大约为0.06~0.10 4、表面硬度达2200~3800HV 5、膜层颜色为黑色 

1）具有很高的硬度，优良的耐磨性能。 

2）摩擦系数低，与基体结合力强，膜层涂覆均匀。 

3）具有优异的耐蚀性，能耐各种酸、碱等腐蚀；环保无毒。 4）对金属、塑料、橡胶等脱模效果极佳。

该种涂层主要应用在在铝合金切削在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。

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。

随着DLC涂层刀具的应用市场逐渐扩大以及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。

在这个到处都充满机械化的时代里，DLC涂层的发展前景显而易见，我们就结合DLC涂层的几个特点进行分析。

首先DLC涂层是属于亚稳态的材料，所以其热稳定性很好，这使它在机械行业中有了很大的生存地位。其次它的力学性能好，硬度大，弹性好，所以在很多工业刀具中它得到良好的应用。

DLC涂层摩擦性能也是其优点，它摩擦系数很低，是一种优异的表面抗磨损改性膜5。DLC涂层还有一个特点，就是它的耐腐蚀性，DLC涂层的耐腐蚀非常好，像这类化学涂层，在应用中存在很大的可能接触一些酸性物料，所以它的耐腐蚀性使它的地位，在化学工业中，坚不可摧。

我们从以上的特点，可以很肯定的说，DLC涂层发展史不可估量，它拥有极大空间，市场。并且同时也存在这更多潜在的市场，等着我们去开发应用。

       DLC涂层是一种由碳元素构成、在性质上和钻石类似，同时又具有石墨原子组成结构的物质。常见的制备DLC 薄膜的方法有真空蒸发 、溅射、等离子体辅助化学气相沉积、离子注入等。碳素的天然结构有两种，空间立体结构（金刚石）和平面网状结构（石墨），而两者共存的结构就是DLC，其实DLC涂层的定义是具有非晶质（amorphous）结构的碳素。所以，DLC的定义非常广泛，只要含有碳元素，而且是非晶质结构（没有固定的结构形态），那么它就是DLC，不管里面还掺杂有其它元素什么的，统统都叫DLC。

  由于含有金刚石成分，DLC涂层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。

   模具DLC涂层针对刀具上的不同应用所开发的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，终极导致刀具很快失效。对比试验表明：模具DLC涂层的刀片在很大程度上解决了铝材的黏着题目，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进步。此外，由于DLC涂层刀具具有以上特性，用户还可以进步加工速度，从而使加工效率大幅进步（约25%~40%左右）。模具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。

    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，终极致使刀具实效，被加工材料表面质量无法达到要求等品质缺陷。涂以DLC的亚克力切削刀具则可以很好解决以上的题目。模具DLC涂层不但具有高硬度（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，从而使刀具均匀使用寿命进步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困难。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，天生碳化物，破坏涂层材料结构，使其失效。实际使用数据表明，DLC的硬质合金铣刀，其使用寿命可进步4倍，这一特性在直径小于10毫米的道具上尤为突出。

   随着刀具模具DLC涂层的应用市场逐渐扩大以及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。

      类金刚石涂层 是一种在微观结构上含有金刚石成分的涂层。构成DLC的元素为碳。碳原子和碳原子之间的不同结合方式，使其最终产生不同的物质：金刚石(Diamond)-碳碳以sp3健的形式结合；类金刚石(DLC)-碳碳以sp3和 sp2健的形式结合；石墨(Graphite)-碳碳以sp2健的形式结合。

      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涂层的工业化生产开始于上世纪末和本世纪初，和普通的应用于刀具/模具上的硬质涂层（如TiN, TiAlN, CrN, TiCN等）相比是一种崭新的涂层技术。目前在世界范围内，能将这一技术很好应用的厂家也屈指可数。DLC是新一代硬质涂层技术和应用的典型代表以及发展方向。