DLC類(lèi)金剛石涂層具有摩擦系數(shù)低、硬度高、彈性模量大、熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好、光學(xué)帶隙寬等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于加工刀具、模具、醫(yī)療器械、汽車(chē)零部件等。DLC類(lèi)金剛石涂層之所以具有如此多的優(yōu)點(diǎn)性能且被廣泛應(yīng)用，根本原因在于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性及由此形成的性能。下面，小編為大家分享一下DLC類(lèi)金剛石涂層結(jié)構(gòu)特性是怎樣以及關(guān)于DLC涂層的常用制備方法吧。

　　一、DLC類(lèi)金剛石涂層的結(jié)構(gòu)特性

　　1、亞穩(wěn)態(tài)決定結(jié)構(gòu)

　　DLC類(lèi)金剛石涂層不是由單質(zhì)組成，它是一種含有SP2和SP3鍵，幾乎不含SP1鍵的亞穩(wěn)態(tài)非晶碳。具有超過(guò)70%的SP3鍵的DLC涂層與金剛石涂層有很多相似的性質(zhì)。類(lèi)金剛石是含有SP2雜化和SP3雜化的非晶碳，因此其表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)介于金剛石和石墨之間。

　　2、化學(xué)鍵決定性能

　　SP3鍵決定涂層的力學(xué)性能，SP2鍵決定了涂層的物理性能。通過(guò)調(diào)整制備工藝，控制SP3鍵和SP2鍵的比例，可以獲得不同性質(zhì)的類(lèi)金剛石涂層。將SP3鍵多于80%的不含氫的碳膜稱(chēng)為四面體非晶碳涂層(ta-C)，其硬度僅次于金剛石，因而可以作為很好的耐磨防護(hù)涂層。亞穩(wěn)態(tài)、非晶態(tài)的DLC，沒(méi)有晶界，涂層致密光滑，摩擦系數(shù)低，無(wú)晶界缺陷，可以作為很好的耐腐蝕涂層，但熱穩(wěn)定性差。除了含有SP3鍵和SP2鍵還含有一定數(shù)量氫的碳膜稱(chēng)為含氫非晶碳涂層(a-C:H)，SP3鍵和SP2鍵雜化形成的碳膜稱(chēng)為非晶碳膜(a-C)，它們都具有較好的生物相容性。

　　此外，類(lèi)金剛石涂層還表現(xiàn)出與金剛石相似的光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)性質(zhì)，具有光學(xué)帶隙寬、折射率高、電阻率高、電子親和勢(shì)低等特點(diǎn)，聲音傳播速度大，可以作為高保真揚(yáng)聲器高音單元振膜、聲學(xué)傳感器等使用。

DLC類(lèi)金剛石涂層

　　二、DLC類(lèi)金剛石涂層的制備方法

　　DLC類(lèi)金剛石涂層的制備方法有化學(xué)氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)。

　　1、化學(xué)氣相沉積法

　　化學(xué)氣相沉積是指在高溫或者等離子場(chǎng)中使含碳化合物分解或者電離，然后在基體上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成類(lèi)金剛石涂層。普通的CVD技術(shù)存在沉積溫度較高，涂層的內(nèi)應(yīng)力大等缺點(diǎn)，逐漸被等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PE-CVD)、微波-射頻(MW-KF)、直流輝光放電法(DG)、射頻輝光放電法(RFG)等取代。

　　2、物理氣相沉積法

　　物理氣相沉積制備DLC薄膜，通過(guò)高溫蒸發(fā)，氣體離子濺射石墨靶材，使碳以離子或原子的形式沉積于基體上成膜，這種薄膜表面粗糙，結(jié)合力差，工業(yè)應(yīng)用效果不明顯。離子束沉積(IBD)、磁控濺射、陰極電弧技術(shù)和脈沖激光沉積(PLD)等，均可以制備表面細(xì)密光滑、內(nèi)應(yīng)力小、附著力強(qiáng)、摩擦系數(shù)較小的類(lèi)金剛石涂層。

　　關(guān)于DLC類(lèi)金剛石涂層結(jié)構(gòu)特性是怎樣及其制備方法的介紹大致如上所述，正是由于這種特殊的結(jié)構(gòu)特性，才造就了DLC涂層廣泛且多樣的應(yīng)用。