DLC镀膜工艺的核心技术解析

在现代表面处理技术中，DLC（类金刚石碳）镀膜工艺因其独特的性能优势，已成为提升零部件使用寿命的关键技术。这项工艺通过物理气相沉积（PVD）方法，在工件表面形成兼具金刚石和石墨特性的碳基薄膜。

工艺原理与特性

DLC镀膜工艺基于等离子体辅助化学气相沉积（PACVD）或磁控溅射技术：

1. 在真空环境下通入碳源气体（如甲烷、乙炔）

2. 通过高压电场产生等离子体

3. 碳离子在基材表面沉积形成非晶态碳膜

所得涂层具有以下典型特征：

• 硬度范围：1500-4000HV

• 摩擦系数：0.1-0.2

• 耐温性：持续工作温度可达350℃

• 厚度范围：通常1-5μm

关键工艺流程

专业DLC镀膜加工包含六个关键环节：

基材预处理
包括超声波清洗、等离子清洗等步骤，确保表面洁净度达到Sa3级。精密零件需进行尺寸测量，预留涂层厚度余量。

真空室装载
采用专用夹具系统，保证工件间距均匀，避免"阴影效应"。模具类零件需特别注意定位精度。

离子轰击
通入氩气进行10-30分钟溅射清洗，去除微观污染物，同时活化基材表面。

过渡层沉积
针对不同基材选择适配的过渡层：

• 钢材：Cr/CrN过渡层

• 铝合金：Si/SiC过渡层

• 硬质合金：Ti/TiN过渡层

DLC主层沉积
通过调节偏压、气体比例等参数，可控制sp³/sp²键比例，获得不同性能的涂层：

• 高sp³含量：更高硬度（>3000HV）

• 高sp²含量：更好韧性

后处理与检测
包括：

• 氩气退火（改善内应力）

• 膜厚测量（白光干涉仪）

• 附着力测试（划痕法，要求≥30N）

行业应用案例

模具领域
注塑模具经DLC镀膜后：

• 脱模力降低40%

• 使用寿命延长3-8倍

• 可免除脱模剂使用

典型应用：

• 光学透镜模具

• 医疗导管模具

• 汽车内饰件模具

刀具行业
DLC镀膜刀具表现：

• 加工铝合金时寿命提升5-10倍

• 切削力降低15-20%

• 可实现干式切削

适用刀具类型：

• 铣刀

• 钻头

• 齿轮刀具

质量控制要点

为确保DLC镀膜质量，需重点关注：

膜层均匀性
采用多轴旋转夹具系统，保证复杂工件各部位厚度偏差≤0.3μm。

结合强度

通过以下方式确保：

• 精确控制过渡层厚度（通常0.2-0.5μm）

• 优化轰击参数（能量50-100eV）

• 进行热循环测试（-30℃至150℃循环）

颜色一致性
影响颜色的关键因素：

1. 膜厚（200nm以下呈金色，400nm以上呈深灰色）

2. 氢含量（氢含量越高颜色越深）

3. 掺杂元素（掺硅会呈现蓝灰色）

常见问题解答

Q：DLC镀膜能承受多高温度？
A：常规DLC在空气中可稳定工作至350℃，特殊配方的掺钨DLC可达500℃。

Q：镀膜后是否需要再加工？
A：通常不需要，但高精度零件（公差<2μm）建议预留加工余量。

Q：如何判断镀膜质量？
A：可通过以下检测：

• 摩擦系数测试（球盘试验机）

• 纳米压痕测试（硬度测量）

• 盐雾试验（耐腐蚀性）

对于有严格要求的工业应用，建议选择像东莞纳隆涂层这样具备完整检测能力的专业服务商。

技术发展趋势

当前DLC镀膜工艺正向以下方向发展：

• 超厚DLC涂层（10-20μm）技术突破

• 智能化控制系统（实时监控等离子体状态）

• 环保型前处理工艺（替代酸洗）

• 复合涂层技术（DLC+TiAlN等）

选择镀膜服务商时，建议考察其设备先进性（如配备闭合场磁控溅射系统）、工艺数据库完整性以及行业服务经验。专业的DLC镀膜工艺能为产品带来显著的性能提升和成本优势。