類金剛石碳膜(DLC)是一種擁有接近金剛石性能的碳基薄膜。
碳元素排列結構不同,材料所表現的性能就有所不同,如由碳元素的面心立方體結構排列而成的金剛石硬度極高,碳元素呈層狀結構的石墨質地柔軟、潤滑性好。類金剛石碳膜由Sp3(類金剛石)和Sp2(類石墨)碳鍵排列組成,既具有接近金剛石的硬度,又表現出了良好的耐磨性、潤滑性。
類金剛石碳膜具有硬度高、摩擦系數低、抗腐蝕、導電性好、熱穩定性好等特點,常用于提高材料表面的硬度和耐磨性,在刀具模具、醫療器械、機械零部件、汽車制造、電子設備、航天航空等領域具有廣泛應用。
物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、液相電化學沉積(LPD)等方法可實現類金剛石碳膜沉積。其中物理氣相沉積又細分為弧光放電法、脈沖激光沉積法、非平衡磁控濺射法等,化學氣相沉積細分為金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、等離子體增強化學氣相沉積(PE-CVD)、激光化學氣相沉積(LCVD)等。
根據制備工藝不同,類金剛石碳膜又分為含氫類金剛石碳膜(H-DLC)和無氫類金剛石碳膜,H-DLC通常利用等離子體增強化學氣相沉積法制備。根據Sp2/Sp3鍵含量、摻雜物質不同,類金剛石碳膜又分為ta-C(四面體非晶碳)、a-C(非晶碳)、a-C:H:Me(金屬摻雜含氫非晶碳)、a-C:H:X(改性含氫非晶碳)等。
根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2029年全球及中國類金剛石碳膜(DLC)行業研究及十五五規劃分析報告》顯示,目前類金剛石碳膜已實現工業化生產和商業化應用,2024年全球類金剛石碳膜市場規模約7.5億美元。在國際市場上,類金剛石碳膜生產企業包括德國普威特、IHI Group、Oerlikon Balzers等。
我國類金剛石碳膜生產企業包括上海昌潤極銳超硬材料有限公司、深圳市黃金屋真空科技有限公司、江蘇菲沃泰納米科技股份有限公司等。sp3含量是衡量類金剛石碳膜質量的重要技術指標,目前部分國產類金剛石碳膜sp3含量已達80%以上,技術水平達到國際先進水平。
新思界
行業分析人士表示,類金剛石碳膜接近天然金剛石硬度,且具有良好的耐磨性和潤滑性,在刀具模具、汽車制造、電子設備、航空航天等領域應用廣泛,我國是制造業和加工業大國,類金剛石碳膜應用空間廣闊。目前類金剛石碳膜研發仍不斷深入,研究方向包括性能優化、制備工藝及設備、潤滑機理及應用等。
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