类金刚石涂层（DLC）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涂层物质，是一种非晶态薄膜，具有高硬度和高弹性模量、低摩擦因数、耐磨损以及良好的真空摩擦特性，因此通常作为耐磨涂层使用。

DLC 涂层即类金刚石涂层,泛指不定性碳的晶体结构材质。在该材质中碳原子以不同的排列方式错中夹杂的结合在一起,从而使得该涂层具有天然的优良性能。 

DLC涂层的主要性能

1、力学性能

a、硬度及弹性模量。不同的沉积方法制备的DLC膜硬度及弹性模量差异很大，用磁过滤阴极电弧法可以制备出硬度达到甚至超过金刚石的DLC膜，用阴极电弧法制备的DLC膜比较高硬度可达50GPa以上，而用离子源结合非平衡磁控溅射法制备的DLC膜硬度达21GPa。膜层内的成分对膜层的硬度有一定的影响， Si、N的掺入可以提高DLC膜的硬度。DLC膜具有较高的弹性模量，虽低于金刚石（110GPa），但明显高于一般金属和陶瓷的弹性模量。 

b、内应力和结合强度。薄膜的内应力和结合强度是决定薄膜的稳定性和使用寿命，影响薄膜性能的两个重要因素，内应力高和结合强度低的DLC膜容易在应用中产生裂纹、褶皱，甚至脱落，所以制备的DLC膜比较好具有适中的压应力和较高的结合强度。大部分研究表明，直接在基体上沉积的DLC膜的膜\基结合强度一般比较低，通过采用Ti\TiN\TiCN\TiC中间梯度过渡层的方法提高DLC膜与基体的结合强度，在模具钢上沉积DLC膜的结合强度达44N-74N，制备的膜导总体厚度可达5um。‍ 

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，其摩擦系数比较低可达0.005。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。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。 

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。同样，金属（如Ti、W、Cr）的掺入也可提高DLC膜的热稳定性。

4、耐腐蚀性

纯DLC膜具有优异的耐蚀性，各类酸、碱甚至王水都很难侵蚀它。但掺杂有其他元素的DLC膜的耐蚀性有所下降，这是由于掺杂的元素首先被侵蚀，从而破坏了膜的连续性所致。 

5、表面状态

DLC膜表面一般较光洁，对基材的表面光洁度没有太大的影响，但随着膜厚的增加，表面光洁度会下降。不同的沉积方法所得到的DLC膜表面光洁度也是不同的，采用离子源技术沉积的DLC膜表面质量明显优于电弧离子镀。 

DLC膜具有很好的抗粘结性，特别是对有色金属（如铜、铝、锌等），对塑料、橡胶、陶瓷等也有抗粘结性。‍

应用方向有哪些？

(1)钻头、铣刀

DLC膜可以应用于钻头和铣刀上，特别是掺杂金属的DLC膜，它不仅具有 高的硬度，还具有低的摩擦系数、抗有色金属粘结。

(2)光盘模具及其辅助模具

光盘模具是生产CD、CDR、DVD的重要工具，为了减少它与母盘（镍 盘）的摩擦，希望模具表面硬且摩擦系数小，目前，国外大多采用DLC膜层，大大提高了模具的寿命和盘片的质量。镀膜之后有硬度高，摩擦系数低，耐磨，耐腐蚀，抗粘结性好且环保等特点。

(3)芯轴

DLC膜的耐磨减摩及耐腐蚀性，可显著提高齿轮、芯轴等运动部件的使用性能及寿命。

(4)刀片上的应用

现在DLC也在各种刀片如剪刀、刮胡刀等上的应用。DLC膜减小了刀片与 皮肤的摩擦，改善了刀片的性能，延长了使用寿命。

(5)关键零部件上的应用

DLC膜在许多关键零部件也能发挥其优良的性能，如在制成式斯特林制冷机的活塞上的应用利用其低的摩擦系数，降低摩擦力，提高耐磨性，达到无油润滑及使用寿命要求。

在缝纫机配件-旋梭上镀DLC膜替代原来的电镀硬铬处理，不但避免了污染环境的问题，而且，明显提高工件表面硬度及耐磨性，使用寿命提高了10倍以上，同时，也因表面膜层摩擦系数降低后，使机器运行过程中产生的噪音变小。

(6)其它应用

DLC膜在工模具上的应用其它例子非常多，如：粉末冶金成型模具、塑胶成型模具、引线框弯曲模具、玻璃片成型模具、镁合金加工模具、在轴承等。