中棒镀DLC 欢迎来电咨询

类金刚石碳（Diamond-like carbon，DLC）是存在有七种不同的形式，却表现出一些金刚石特性的无定形碳。由于它的一些特性，它通常被用作其它材料的涂层材料。所有的七种形式都拥有大量sp杂化的碳原子。它们属于不同类型的原因是，即使是金刚石也被发现有两种晶型：其中较常见的一种是立方晶体，而较不常见的一种(蓝丝黛尔石)是六方晶体。通过在纳米尺度结构的不同方法混合这些晶型，类金刚石涂层可以同时拥有非晶、有弹性，且是纯sp杂化连接的"金刚石"。其中较硬、较强、较光滑的是被称为 四面体非晶碳（ta-C）的一种混合物。例如，仅仅2微米厚度的ta-C涂层可以增加常规 (例如304型)不锈钢针对磨料磨损的抵抗力，从而增加其在这类使用中的寿命从1周到85年不等。这种ta-C可以被认为是"纯"形式的类金刚石碳，因为它仅仅由sp连接的碳原子组成。一些填料例如氢，石墨sp杂化碳，以及金属，被用在其它六种类金刚石碳中，以减少生产费用或者增加其它的一些性能。这些种类的类金刚石几乎可以用在任何具有兼容真空环境的材料中。在2006年，欧盟内的外包类金刚石涂层市场估计市值达约三千万欧元。2011年11月，每日科学杂质报告说斯坦福大学的研究人员已经在**高压的条件下制造出了一种超硬的非晶金刚石，它并没有金刚石的晶体结构，却拥有碳的轻质量。

有数种方法来生产类金刚石碳，但都是基于, sp杂化键比sp杂化键小很多的事实。因此原子尺度上压力、冲击、催化或者是几种方法的组合的应用可以迫使sp杂化碳原子结合在一起形成sp键合。这些作用必须足够强使得这些原子能够偏离sp键合的特性，而不能像弹簧一样变形回来。一般的技术，要有一种足够的压力，要么能够使sp杂化碳原子团簇深入到涂层内，使得没有足够的空间让sp杂化扩张回来，要么这些新的团簇就很快被下一轮新到来的碳所埋。可以把这个过程想象成为下冰雹一样的一种更局部化、更快、更加纳米的热压结合条件来生产天然和合成的金刚石。由于它们独立的发生在生长薄膜或涂层表面的许多地方，它们倾向于形成类似于鹅卵石街道一样的表面，其中鹅卵石是指sp杂化碳的结核或团簇。根据所使用的特定生产工艺，生产上会有很多碳沉积的周期，一些工艺例如连续的新碳元素到达比例和弹道运输可以促使sp键合形成。其结果就是，ta-C可能有”鹅卵石街道“的结构，或者说结核会融在一起，就像一块海绵或是鹅卵石一样，小到几乎不能看见。图示为一个常规的"中等"形貌的ta-C薄膜。

2、摩擦性能
DLC膜不仅具有优异的耐磨性，而且具有很低的摩擦系数，一般低于0.2，是一种优异的表面抗磨损改性膜。DLC的摩擦系数随制备工艺的不同和膜中成分的变化而变化，其摩擦系数较低可达0.005[13]。掺杂金属元素可能降低其摩擦系数，但加入H能提高润滑作用，环境也对摩擦系数有一定的影响。但总的来说，DLC膜与传统的硬质薄膜（如上述的TiN、TiC、TiAlN等）相比，在摩擦系数方面具有明显优势，这些传统硬质薄膜的摩擦系数都在0.4以上。因此，DLC膜有可能在许多摩擦学领域替代这些传统硬膜。广州有色金属研究院制备的掺金属DLC膜具有良好的抗摩擦磨损性能及低达0.13-0.15的摩擦系数[14]。
3、热稳定性
由于DLC属亚稳态的材料，热稳定性差是限制DLC膜应用的一个重要因素，在300℃以上退火时即出现了sp3键向sp2键转变，为此，人们进行了大量的工作试图提高其热稳定性。有研究发现：Si的加入可以明显改善DLC膜的热稳定性，含20 at%Si的DLC膜在740℃退火时才出现sp3键向sp2键转变[15]。同样，金属（如Ti、W、Cr）的掺入也可提高DLC膜的热稳定性，我们正在对这方面进行研究。

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