Dlc 涂层有哪些缺点？关键局限和挑战解析

类金刚石碳（DLC）涂层因其优异的耐磨性、低摩擦性和化学惰性而被广泛使用。然而，它们也有一些缺点，包括加工温度的限制、高温要求带来的应用挑战以及与应力、开裂和涂层均匀性相关的问题。此外，DLC 涂层可能并不适用于所有材料或应用，特别是那些涉及间断切割工艺或需要精确遮蔽的材料或应用。这些因素会限制其在某些工业环境中的有效性和适用性。

要点说明：

高加工温度:
- DLC 涂层，尤其是通过化学气相沉积 (CVD) 技术进行的涂层，需要很高的加工温度（800-1000°C 或 1875-1925°F）。这就限制了它们只能用于能够承受这种高温的材料，如硬质合金。许多基材，尤其是熔点或热稳定性较低的基材，无法承受这些条件，从而限制了 DLC 涂层的应用范围。
拉伸应力和开裂:
- CVD 涂层很厚（10-20 μm），在冷却过程中会产生拉伸应力。这种应力通常会导致细微裂纹，这些裂纹可能会在外部冲击下扩展，导致涂层剥落。这就使得 DLC 涂层不太适合涉及间断切削过程的应用，如铣削，在这种情况下涂层更容易失效。
遮蔽和涂层均匀性的局限性:
- CVD 工艺难以遮蔽特定区域，往往会导致涂层要么全有要么全无。对于需要选择性镀膜的应用来说，这种缺乏精确度的情况可能会造成问题。此外，可镀膜零件的尺寸受到反应室容量的限制，通常必须将零件拆卸成单独的部件才能进行镀膜。
晶粒结构和表面粗糙度不均匀:
- CVD 金刚石涂层的晶粒结构因生长过程而不均匀，表面粗糙度随厚度变化。这就要求对需要光滑表面的应用（如散热器）进行抛光。不均匀性还会影响涂层的机械和热性能。
可迁移性和粘合变异性:
- DLC 是无定形碳或氢化无定形碳的一种蜕变形式，含有 sp2 和 sp3 混合键。薄膜的特性取决于这些键的比例，而这种比例可能会有很大的变化。这种变化会导致硬度、耐磨性和其他关键性能的不一致，因此要在不同涂层之间实现统一的性能具有挑战性。
对断续切割工艺的适用性有限:
- 由于 DLC 涂层在应力作用下容易开裂和剥落，因此在铣削等断续切削加工中效果较差。此类工艺中反复的冲击和热循环会加剧涂层失效，从而限制了其在这些应用中的使用。
物流挑战:
- CVD 工艺不是 "现场 "工艺，这意味着部件必须运往专门的涂层中心。这增加了生产过程中的物流复杂性、成本和时间，特别是对于大型或复杂的部件。
耐化学性和耐磨性的权衡:
- 虽然 DLC 涂层以其出色的耐磨性和耐化学性而闻名，但这些特性会因沉积技术和涂层的具体成分而有所不同。在某些情况下，获得最佳耐磨性可能会牺牲其他理想性能，如附着力或导热性。

总之，虽然 DLC 涂层在耐用性、减少摩擦和耐化学性方面具有显著优势，但其加工温度高、易受应力和开裂影响以及在遮蔽和均匀性方面的局限性也是其明显的缺点。在为特定应用选择 DLC 涂层时，必须仔细考虑这些因素。

总表：

缺点	说明
加工温度高	需要 800-1000°C 的温度，因此仅限于硬质合金等耐热材料。
拉伸应力和裂纹	厚涂层会导致应力引起的裂纹，因此不适合间断切割工艺。
掩膜和涂层均匀性	CVD 工艺在掩膜方面缺乏精确性，导致涂层全有或全无。
晶粒结构不均匀	晶粒结构和表面粗糙度各不相同，需要抛光才能获得平滑的应用。
易蜕变性和键合变异性	性能取决于 sp2/sp3 键合比，导致硬度和耐磨性不一致。
对断续切削的适用性有限	在铣削和类似加工中容易因应力和热循环而失效。
物流挑战	部件必须运往专业中心，增加了时间和成本。
化学性和耐磨性的权衡	最佳耐磨性可能会影响附着力或导热性。