浅析DLC类金刚石涂层结构特性是怎样及其制备方法？

       DLC类金刚石涂层具有摩擦系数低、硬度高、弹性模量大、热导率高、热膨胀系数小、化学稳定性好、光学带隙宽等优点，被广泛应用于加工刀具、模具、医疗器械、汽车零部件等。DLC类金刚石涂层之所以具有如此多的优点性能且被广泛应用，根本原因在于其独特的结构特性及由此形成的性能。下面，小编为大家分享一下DLC类金刚石涂层结构特性是怎样以及关于DLC涂层的常用制备方法吧。

　　一、DLC类金刚石涂层的结构特性

　　1、亚稳态决定结构

　　DLC类金刚石涂层不是由单质组成，它是一种含有SP2和SP3键，几乎不含SP1键的亚稳态非晶碳。具有超过70%的SP3键的DLC涂层与金刚石涂层有很多相似的性质。类金刚石是含有SP2杂化和SP3杂化的非晶碳，因此其表现出来的性质介于金刚石和石墨之间。

　　2、化学键决定性能

　　SP3键决定涂层的力学性能，SP2键决定了涂层的物理性能。通过调整制备工艺，控制SP3键和SP2键的比例，可以获得不同性质的类金刚石涂层。将SP3键多于80%的不含氢的碳膜称为四面体非晶碳涂层(ta-C)，其硬度仅次于金刚石，因而可以作为很好的耐磨防护涂层。亚稳态、非晶态的DLC，没有晶界，涂层致密光滑，摩擦系数低，无晶界缺陷，可以作为很好的耐腐蚀涂层，但热稳定性差。除了含有SP3键和SP2键还含有一定数量氢的碳膜称为含氢非晶碳涂层(a-C:H)，SP3键和SP2键杂化形成的碳膜称为非晶碳膜(a-C)，它们都具有较好的生物相容性。

　　此外，类金刚石涂层还表现出与金刚石相似的光学、电学、声学性质，具有光学带隙宽、折射率高、电阻率高、电子亲和势低等特点，声音传播速度大，可以作为高保真扬声器高音单元振膜、声学传感器等使用。

DLC类金刚石涂层

　　二、DLC类金刚石涂层的制备方法

　　DLC类金刚石涂层的制备方法有化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。

　　1、化学气相沉积法

　　化学气相沉积是指在高温或者等离子场中使含碳化合物分解或者电离，然后在基体上发生化学反应形成类金刚石涂层。普通的CVD技术存在沉积温度较高，涂层的内应力大等缺点，逐渐被等离子增强化学气相沉积(PE-CVD)、微波-射频(MW-KF)、直流辉光放电法(DG)、射频辉光放电法(RFG)等取代。

　　2、物理气相沉积法

　　物理气相沉积制备DLC薄膜，通过高温蒸发，气体离子溅射石墨靶材，使碳以离子或原子的形式沉积于基体上成膜，这种薄膜表面粗糙，结合力差，工业应用效果不明显。离子束沉积(IBD)、磁控溅射、阴极电弧技术和脉冲激光沉积(PLD)等，均可以制备表面细密光滑、内应力小、附着力强、摩擦系数较小的类金刚石涂层。

　　关于DLC类金刚石涂层结构特性是怎样及其制备方法的介绍大致如上所述，正是由于这种特殊的结构特性，才造就了DLC涂层广泛且多样的应用。