dlc镀层与pvd镀层相关内容介绍

1.定义与原理

DLC镀层：DLC 是英文“Diamond-Like Carbon” 的缩写，即类金刚石碳。DLC 镀层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非晶态薄膜。主要采用离子束辅助沉积、等离子体化学气相沉积等工艺，通过离子束轰击并注入碳原子形成类金刚石碳膜层。

PVD镀层：PVD 是物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）的简称，是在真空条件下，采用物理方法，将固体或液体材料源表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体或等离子体，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。

2.成分与结构

DLC镀层：主要由非晶态碳及少量氢元素组成，不含晶体结构，具有类金刚石的结构特征。

PVD 镀层：可由金属、合金、硬质陶瓷等多种材料制备，大多呈现晶体结构，常见的有 TiN、CrN、TiAlN 等。

3.性能特点

DLC镀层

硬度高：可达 20-90GPa，部分可超过 50GPa。

摩擦系数低：一般低于 0.1，最低可达 0.005。

耐磨性好：可显著提高基体的耐磨性能。

耐腐蚀性强：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。

生物相容性好：适用于生物医学领域。

PVD镀层

硬度良好：一般在 20-30GPa3。

韧性较好：相比 DLC 涂层，具有更好的韧性。

功能多样：根据不同的材料，具有耐磨、耐腐蚀、装饰、导电、绝缘、光导、压电、磁性、润滑、超导等特性。

4.制备方法

DLC 镀层：常见的制备方法有真空蒸发、溅射、等离子体辅助化学气相沉积、离子注入等。

PVD 镀层：主要分为真空蒸发镀膜、真空溅射镀和真空离子镀膜三类，其中离子镀应用较广。

5.应用领域

DLC镀层

切削工具：如钻头、铣刀，可提高使用寿命和加工质量。

模具行业：光盘模具、粉末冶金成型模具、塑胶成型模具等，能提高模具寿命和产品质量。

机械零部件：齿轮、芯轴、活塞、旋梭等，可提高使用性能及寿命。

刀片：剪刀、刮胡刀等，减小摩擦，改善性能，延长使用寿命。

PVD镀层

装饰领域：手表、饰品、电子产品外壳等，提供美观的外观和耐磨、耐腐蚀性能。

电子领域：半导体器件、集成电路等，用于绝缘、导电等功能。

光学领域：光学镜片、反射镜等，可改善光学性能。

航空航天：发动机部件、航空轴承等，提高部件的耐磨、耐高温等性能。

6.优缺点对比

DLC镀层

优点：硬度高、摩擦系数低、耐磨、耐腐蚀、生物相容性好、抗粘结性好且环保14。

缺点：制备工艺复杂，成本较高；热稳定性差；脆性较大，涂层厚度有限；如果基体未进行硬化处理，受到磕碰时容易凹陷、开裂。

PVD镀层

优点：工艺过程简单，对环境无污染，耗材少，成膜均匀致密，与基体的结合力强；可根据需求制备出具有多种功能的涂层；颜色亮丽多样。

缺点：相比DLC涂层，部分 PVD涂层的硬度和耐磨性稍差；某些金属PVD涂层的化学稳定性较差，容易在高温或腐蚀性环境中发生氧化等反应。