DLC涂層是類金剛石涂層。
類金剛石涂層(DLC)是工業領域常用的刀具涂層之一,是一種由碳元素構成、在性質上和鉆石類似,同時又具有石墨原子組成結構的涂層物質,是一種非晶態薄膜,具有高硬度和高彈性模量、低摩擦因數、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。
類金剛石涂層一般分為氫化類金剛石碳膜(a-C:H)和無氫類金剛石碳膜(a-C)兩大類,再往下細分還有許多品種。
一、氫化類金剛石碳膜
1、類聚合物非晶態碳膜
簡稱PLC,是含氨金剛石薄膜的一種,它是非晶體,又有類似于聚合物那種通過相同簡單的結構單元通過共價鍵重復連接而成的化合物。這種類金剛石薄膜因為sp2鍵占據了主要數量,比較軟,不具備石墨的特性,使得它的用途受到了限制,在摩擦學的應用上還處在起步階段。
2、類金剛石涂碳膜
常說的DLC涂層,是含有類似金剛石結構的非晶碳膜,DLC涂層的基本成分是碳,由于其碳的來源和制備方法的差異,DLC涂層可分為含氫和不含氫兩大類。DLC涂層是一種亞穩態長程無序的非晶材料,碳原子間的鍵合方式是共價鍵,主要包含sp2和sp3兩種雜化鍵,在含氫DLC涂層中還存在一定數量的C-H鍵。
3、類石墨碳膜
該類金剛石碳膜具有類似于石墨的特性,sp2含量較高,在百分之七十左右。類石墨碳膜因同時具有高硬度和低摩擦系數而引起廣泛關注,然而,它與工業中常用的鐵基材料存在“觸媒效應”,即鍍的刀具在加工黑色金屬的過程中高硬度砂鍵會轉化成軟的護鍵,使耐磨性急劇下降,因此限制了它的應用范圍。
二、無氫類金剛石碳膜
1、a-C膜
主要由sp3和sp2鍵碳原子相互混雜的三維網絡構成。
2、四面體非晶碳膜
主要由超過80%的sp3鍵碳原子為骨架構成。
DLC涂層的特性:
由于含有金剛石成分,DLC具有很多優良的特性:高硬度-60GPa或Hv4800以上;低摩擦系數0.02;極好的膜層致密性;良好的化學穩定性以及良好的光學性能等。應用于模具上的DLC涂層所表現出的特殊性能遠超過其它硬質涂層。涂以DLC的沖壓模具主要應用包括:石墨切削,各種有色金屬(如鋁合金,銅合金等)切削,非金屬硬質材料(如亞克力,玻璃纖維,PCB材料)切削等。
DLC涂層的工業化生產開始于上世紀末和本世紀初,和普通的應用于模具上的硬質涂層(如TiN,TiAlN,CrN,TiCN等)相比是一種嶄新的涂層技術。DLC是新一代硬質涂層技術和應用的典型代表以及發展方向。