从本质上讲，应用类金刚石碳（DLC）涂层是一个真空沉积过程，而不是像油漆那样简单的湿法应用。最常见的方法是等离子体增强化学气相沉积（PECVD），它使用前体气体；以及物理气相沉积（PVD），它使用固体碳靶。待涂覆的部件被放置在真空室中，高能等离子体和电场的组合使碳原子沉积到其表面，形成一层薄而坚硬的薄膜。
所选择的具体应用方法不仅仅是一个工艺细节——它是决定涂层最终性能（包括其硬度、摩擦和内应力）的最重要因素。理解这些方法之间的区别对于选择能够真正解决您的工程问题的DLC涂层至关重要。
基础：沉积前的准备
所有先进的DLC应用方法都在高真空环境中进行。这不是可选的；它是涂层质量和附着力的基础。
为什么真空是不可协商的
真空室被抽空以去除氧气、氮气和水蒸气等大气气体。任何这些残留分子都会污染涂层，产生一个薄弱、多孔的薄膜，在使用中会失效。真空确保只有所需的碳原子到达零件表面。
表面准备的关键作用
在进入腔室之前，每个部件都必须经过多阶段的超声波清洗过程，以去除所有油污、油脂和颗粒。最后一步通常在腔室内部进行，其中离子蚀刻过程使用等离子体对表面进行微观喷砂，确保其原子级清洁以实现最大附着力。
核心应用方法：PVD vs. PECVD
虽然有许多变体，但几乎所有商业DLC应用都属于两大类：物理气相沉积（PVD）和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）。
物理气相沉积（PVD）
PVD将碳从固体源物理传输到部件表面。可以将其视为原子的微观喷射。
DLC最常见的PVD方法是溅射。在此过程中，高能氩离子轰击固体石墨靶。这种冲击会“溅射”或喷射出碳原子，然后这些原子穿过真空并沉积到您的零件上。
PVD方法通常用于制造极其坚硬、无氢的DLC，称为四面体非晶碳（ta-C）。
等离子体增强化学气相沉积（PECVD）
PECVD通过化学气体前体构建涂层。可以将其视为制造一种特殊的雾，凝结并固化成薄膜。
在这种方法中，将碳氢化合物气体（如乙炔，C₂H₂）引入腔室。强大的电场将气体点燃成等离子体，将分子分解成碳离子和氢离子。施加到零件上的负偏压加速这些正离子向其移动，它们在那里堆积形成涂层。
这种方法产生氢化非晶碳（a-C:H），这是最常见和用途最广的DLC形式。
理解权衡：方法决定性能
在PECVD和PVD之间做出选择是基于所需结果的工程决策。应用过程直接控制涂层的微观结构，从而控制其性能。
氢因素：a-C:H vs. ta-C
PECVD工艺固有地将氢掺入薄膜中，形成a-C:H。这种氢降低了涂层的内应力，使其更具柔韧性，并通常提供非常低的摩擦系数。
另一方面，PVD溅射可以产生ta-C，这是一种几乎无氢的薄膜。这些涂层具有更高比例的类金刚石键（sp³），使其显著更硬、更耐磨，但通常具有更高的内应力。
基材的温度敏感性
PECVD通常是一种低温工艺，通常在200°C（400°F）以下运行。这使其非常适合涂覆某些工具钢、铝合金甚至某些聚合物等对温度敏感的材料，而不会改变其底层性能。
一些PVD工艺可能需要更高的温度，在选择基材时必须考虑到这一点。
看不见的步骤：结合层
DLC薄膜本身很少直接附着在基材上。一个关键的中间步骤是沉积几纳米厚的金属结合层（通常是铬、钛或硅）。该层充当“底漆”，确保随后的DLC层与零件具有牢固的化学锚定。
为您的目标做出正确选择
最佳应用方法完全由您的主要目标决定。请咨询您的涂层供应商，了解您的具体需求，但请将这些原则作为指导。
- 如果您的主要重点是极高的硬度和耐磨性： 采用PVD方法（如电弧或溅射）施加的无氢ta-C涂层可能是最佳选择。
- 如果您的主要重点是低摩擦和多功能性： 通过PECVD施加的氢化a-C:H涂层是行业标准，为大多数机械部件提供了出色的性能平衡。
- 如果您的主要重点是涂覆对温度敏感的材料： 您必须指定低温PECVD工艺，以防止您的部件损坏或变形。
通过了解应用方法如何塑造最终材料，您可以指定精确的DLC涂层来解决您的工程挑战。
总结表：
| 方法 | 涂层类型 | 主要特点 | 适用于 |
|---|---|---|---|
| PVD（物理气相沉积） | ta-C（无氢） | 极高硬度，高耐磨性，较高内应力 | 需要最大硬度和耐久性的部件 |
| PECVD（等离子体增强化学气相沉积） | a-C:H（氢化） | 优异的低摩擦，多功能，低温工艺 | 通用机械部件，对温度敏感的材料 |
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