一些年來，薄膜金剛石涂層已在一定程度上實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。這種涂層的可用性變得更為普通。并且價(jià)格降低時(shí)，它們將有許多應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)這些情況，預(yù)計(jì)將有幾億美元的市場潛力。

應(yīng)用都利用了金剛石的下述特殊性質(zhì)：

①在所有已知材料中具有*高的硬度;

②*高的熱傳導(dǎo)性;

③極好的電絕緣;

④可與PTFE相比擬的很低的摩擦系數(shù);

⑤只要不是對(duì)鐵和不是處于高溫之下。它都具有化學(xué)穩(wěn)定性;

⑥從225nm到遠(yuǎn)紅外區(qū)的光學(xué)透明度。

可能利用金剛石薄膜的眾多的領(lǐng)域是：

①用作非鐵金屬和諸如鋁鈦臺(tái)金、黃銅、銅、石墨、鎢及強(qiáng)化塑料等磨蝕材料的切削工具;

②摩擦應(yīng)用，倒如拉絲工具和關(guān)鍵的磨損部件;

③集成電路的散熱片;

④X射線窗口;

⑤光學(xué)磨損保護(hù)涂層;

⑥由于它們的剛性強(qiáng)、重量輕，獨(dú)立的金剛石薄膜可用于高質(zhì)量的聲學(xué)部件(話筒、揚(yáng)聲器);

⑦利用大的能帶隙、高的載流子遷移率，低的介電常數(shù)、高溫特性和高導(dǎo)熱性的半導(dǎo)體器件。

目前可甩于制造金剛石薄膜的*重要的一些技術(shù)均采用同一簡單原理。它們使用了氫與1%碳?xì)浠_(tái)物(甲烷或乙炔)的混合氣體。碳被沉積在熱的基體上。氫分子被離解，它選擇性地蝕刻已沉積的碳膜里的SP2鏈(氧也有同樣的作用)，并防止在表面上由于懸空鏈的飽和而再生成石墨鍵。

可利用以下不同的方法使氫離解：

①利用熱絲或熱化學(xué)火焰的加熱;

②利用rf或dc等離子體噴射;

③使處于微波或ECR(電子回旋共振)等離子體內(nèi);

④利用dc弧放電。

一種利用強(qiáng)流、低壓dc弧來制造金雕石膜的工業(yè)涂敷機(jī)由一個(gè)頂部有電離室、底部有陽極的圓筒形真空室組成?；w被排列在圍繞弧的圓柱體上。按此方法可容納大量基體。

等離子表面處理——含有金屬的類金剛石碳膜

近來，已認(rèn)識(shí)到，在DLC(類金剛石碳)中，添加金屬可解決如下幾個(gè)問題：

①降低在涂層中的應(yīng)力;

②增強(qiáng)附著力;

③改善機(jī)械性能的控和再生性。

Dimigen小組發(fā)明了用于生產(chǎn)DLC的新工藝：濺射等離子體輔助的CVD。dc等離子體和弧放電的利用使該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展成為適合于大規(guī)模生產(chǎn)含金屬DLC的高效加工工藝。含金屬DLC涂層優(yōu)于純DLC的主要之處是它容易在各種基體上獲得良好的附著力以及韌性。

含金屬DLC涂層可適用于大多數(shù)的基體材料，特別是所有類型的鋼和燒結(jié)的碳化物，甚至陶瓷。在所有這些應(yīng)用中，附著力從未有過問題。這在很大程度上是由于可采用分級(jí)交界面實(shí)現(xiàn)從基體到涂層的過渡。

含金屬的DLC涂層比純LCD涂層堅(jiān)韌得多，因此可將它們用于涉及到基體/涂層的疲勞強(qiáng)度的地方，例如滾動(dòng)磨損。

由于舍金屬的碳團(tuán)粒有極好的磨損性能，長期以來，自然將它們用作為工程材料。該材制成薄膜有兩個(gè)好處：

①基體/涂層合成物的綜合機(jī)械性能可以*佳化;

②可以容易地改變薄膜的機(jī)械性能。

在含金屬的DLC涂層中用得*普通的金屬。對(duì)于磨損部件來說是鎢，對(duì)于裝飾品來說是鈦。對(duì)WC/C涂層，所用的金屬含量低于30%。涂層由多層結(jié)構(gòu)組成，它由薄的鉻附著層開始，接著是WC層和含W的DLC層。按應(yīng)用要求，總的結(jié)構(gòu)厚度在1μm至4μm之間變化。

WC/C涂層的一個(gè)非常有用的特性是其納米層式結(jié)構(gòu)，它由具有高的和低的金屬含量的交替層組成。這種結(jié)構(gòu)非常適于抑制系統(tǒng)磨損。其機(jī)理尚未完全了解，一個(gè)可能的解釋是表面采用了類似鏡面的光潔度，它堅(jiān)硬而平滑，不磨損對(duì)應(yīng)面。

已有許多例子證明，含金屬的DLC涂層能延長關(guān)鍵部件的壽命。雖然涂層實(shí)際上不是自潤滑的，但是它們對(duì)環(huán)境的不敏感和將低摩擦與低磨損極好的相結(jié)合使它們?cè)谀切┎坏貌辉跓o充分潤滑下運(yùn)行的機(jī)械部件上成為有用的材料。