DLC涂层的多重特性具有广泛用途
类金刚石（Diamond Like Carbon）DLC 涂层具备一些非常有用的金刚石的特性，包括：高硬度，低摩擦力，耐磨损，化学性能稳定，生物兼容性，导电绝缘，光学透明和表面光滑。通俗的讲DLC比天然钻石还硬，比特氟龙还光滑。
通过涂覆DLC涂层可以将金刚石的有用特性赋予其他的材料。DLC涂层几乎可以沉积在任何金属材料，金属合金上，而且也可以是非金属，比如硅，玻璃，陶瓷，塑料。不管什么材料，都可以在较低的温度（200C）下就可以沉积上DLC。
DLC涂层有非常多的商业用途，包括机械加工工具，航空航天零部件，机械零部件，医用植入体，高端手表等。根据不同的运用使用不同的构形的DLC涂层。
类金刚石涂层DLC（Diamond-like-Carbon）。在所有的PVD和PECVD复合涂层和技术中，DLC涂层是其中特别突出的一个类别。这种涂层展现出特别理想的低磨擦系数与高硬度的结合性能，这让它在很多摩擦与磨损运用场景下展现很高的效能。
DLC涂层有赖于不同种类的碳或者碳氢化合物离子化且分解后，其能量通常能量达到10-300电子伏特，沉积在基材表面。DCL涂拥有异常突出的机械特性，光学特性，电特性，化学特性以及摩擦特性而且可以在维持很低衬底温度下就可以制备。
DLC涂层通常是无定形态（并不具备钻石晶体晶格结构）但却是由SP2（石墨）和SP3（钻石）相混合构成。对涂层性能的控制高度依赖于各种条件，不同的沉积技术（PVD 溅射或蒸发，PaCVD），膜中间的金属及氢元素的含量，SP2SP3的比例，衬底的偏压，离子电离能和离子浓度以及生长沉底的温度。沉积在钢铁基材上的DLC涂层的摩擦系数通常在0.05-0.20之间，然而其膜硬度和SP3成份含量却可以根据运用的需要调整。具有含金属和氢成份的DLC(Me-DLC或者a-C:H:Me)的硬度可以达到500-2000HV，其中SP3成份占35%，无金属的DLC（C-DLC或a-C:H）通常的硬度为1500-4000HV SP3占比可到75%，四面体无定形碳(ta-C)的硬度可以到达4000-9000HV其SP3占比可达到80-85%。
DLC的类型
碳元素具有多种同素异形体，每一种都有其自己独特的结构。在DLC中发现了两种，金刚石结构（SP3） 和石墨结构（SP2），的同素异形体。金刚石结构（SP3）中的碳原子排列成3维的立方体晶格结构，而石墨是层状，平面结构，在其中的每一层碳原子都排列成蜂窝结构的晶格。这两种同素异形体是构成DLC的主要成份，构成7种不同的类型的存在。虽然名字叫类金刚石，DLC其实并不是天然的金刚石。DLC涂层中并不存在天然金刚石那样的的晶体几何构造，实际上是无定形态。DLC是由立方体结构和蜂窝结构随机交替构成，其中并没有形成长程有序结构，因此也不存在可以沿着断裂的破碎面。结果就构成了极其坚硬的材料。在可见光下看起来极其光滑，但是在显微镜下看起来像是鹅卵石铺地。
DLC有7中类型，四面体无定形碳（ta-C）是被认为最纯的类型了，因为它完全由SP3键合碳原子构成。然而由于专利限制和极贵的专利授权费，纯ta-C类型被保留给极高价值的运用。另外的6中类型DLC，包括SP3和SP2混合其他元素，因之成为更经济和常见的运用。
不同的处理工艺参数控制这不同DLC涂层的特性。可控制的因素包括：沉积方法，SP2碳和SP3碳的比例，衬底偏压，工艺处理时间，离子能量和密度还有衬底温度。所有的涂层特性，比如涂层厚度，硬度，电阻率，氢含量和其他的性能都可以根据不同运用需要调整。
DLC的层结构
DLC涂层在其发展的早期，碰到的问题是附着力的问题。DLC具有更高的薄膜应力，当DLC涂层和其他材料结合的时候发生晶格错配，就会导致附着力弱的问题。幸好现在这个问题已经被解决，使用的方法是引入包含一个黏附层的多层堆叠。这样的堆叠结构的分级接触界面的优点降低了赫兹应力在单一涂层与衬底界面处的集中，从而创造出更高的弹性模量。这样确保界面层中不存在突变的组织结构，将应力引导到涂层中逐级释放，使得DLC涂层获得极好的附着力。现在所有的DLC涂层都是多层堆叠结构，这也促进了除了附着力之外的其他特性的发展。多层结构就像一个缓冲器，降低了薄膜应力，允许生长更厚扽薄膜，获得更好的更好的特性，比如：极高的微观硬度，低摩擦系数，更低的磨损率之类的。一种常用的堆叠结构如下：钛层，氮化钛层，碳氮化钛层，碳化钛层，最后DLC层。
DLC的硬度
DLC涂层产品可以极大的提高加工工具，部件还有机械的性能和使用寿命。DLC提供的超高硬度是提供了最主要的贡献。DLC所有类型的都具备极高的硬度。针对不同的运用DLC涂层可以做的很，甚至比天然金刚石还硬。Ta-C类型的DLC测量到的硬度在5000-9000HV。其他类型的硬度也在1000-4000HV之间。
高硬度DLC涂层可以降低能够降低硬颗粒穿透工具或者部件表层的可能性。经过DLC涂层优化过的加工工具的可以提高使用寿命高达10倍。举个例子，DLC涂层有效的提升的一个领域是严酷的不锈钢机械加工。在使用DLC涂层前使用的无涂层工具即使在低速加工，低进给速度加工也很困难。DLC成为了重量极的游戏规则变革者，将加工速度和工具寿命都提高了一个数量级。因为DLC涂层的高度持久受性，作为摩擦涂层被用到了很多机械加工工具中比如钻头，锯片，模具等。
DLC抗磨损和抗粘附
DLC涂层的高硬度让工具耐用还还在于DLC涂层让工件在运动过程中不会黏附上其他材料，相对未做涂层处理的部件，能够更长时间的保持平稳地运动。通过在各种旋转，滑动等各种面对摩擦等部件上使用了DLC涂层技术的引擎能够输出更高的动力，同时具有更长的使用寿命。现在F1 赛事上使用的凸轮轴使用DLC涂层已经是标准处理方式了。
DLC低摩擦系数
DLC涂层能降低摩擦系数，摩擦力是所有运动部件的敌人，无论在哪个行业，降低摩擦力总能改善性能。因而DLC这一性能的运用极其广泛，发动机，加工工具，铸造机械，锻铝，注塑模具，泵，机械部件，轴承，凸轮轴，还有剃刀刀片。减少了摩擦力也就降低了润滑的需要，这会在整个供应链提高效率，从原材料到最终用户。
DLC的化学惰性
DLC涂层是无定形态，稳定的碳层不会与酸或者碱发生反应。其高度抗氧化和耐腐蚀。高度致密的DLC结构能够抑制腐蚀反应的副产物渗透到工件内部。同钻石一样的化学惰性特点极大的降低工件表面发生冷焊接和材料粘连的可能性
DLC的生物兼容性
DLC涂层的生物兼容性已经被广泛地测试过了。不论是在体外还是体内，巨噬细胞（最大的白血细胞专门吞噬异物），成纤维细胞，造骨细胞与DLC涂层的相互反应都被仔细地研究过了。重要发现如下：
- 从组织中分化出来的细胞（巨噬细胞，成纤维细胞，造骨细胞）包裹住具有DLC涂层的替换关节，都没有显示出有任何由DLC导致的毒性。
- DLC 涂层没有被发现对细胞的新陈代谢有任何不利影响，这一研究考察测量了三种造骨细胞特异性标记蛋白质产物：碱性磷酸酶，骨钙素还有I型原胶。
- DLC材料没有在细胞中诱发发炎反应。
- 成纤维细胞和造骨细胞会贴附在DLC涂层上，这对保持植入体与骨头保持良好接触是必须的，这样才能使骨质覆盖或包裹植入体生长。
- 造骨细胞在DLC上能很好地伸展，只有造骨细胞在DLC涂层上的伸展才意味着骨质会在其上生长。
- 将DLC涂层覆盖在钛合金这样具有低毒性的材料上可以形成一道扩散屏障阻止钛合金导致成纤维细胞和其他几种细胞的死亡。
总之DLC材料已经被证明运用与植入医疗装置的安全性和有效性，被运用于支架，髋关节和膝盖关节。DLC涂层可以保证植入体的完整，避免形成磨损残片，防止不受控制的细胞生长，而且不会导致感染。
DLC 装饰涂层
DLC涂层已经是精致手表上非常流行的装饰涂层了。DLC涂层让手表变的超级持久耐磨。看起来漆黑铮亮，极具美感的外观。能对普通涂层的手表表面挂出巨大伤痕的一划，在坚硬的DLC表面却很难制造出多少瑕疵。这样的特性和DLC的美观让这种超硬涂层在在高端手表上变的流行起来。
生物医疗设备和手术器械涂层
生物医疗设备是为提升生活质量而设计的，手术植入的生物装置是必须慎重对待的。这些植入装置必须表现完美和持续。
- 生物兼容性-具备化学惰性（无诱导突变，非血溶性，非致热性的）防止发生排异或者有害反应。
- 低摩擦力-运动表面必须具备低摩擦力的特性，确保精确平稳的操作。
- 耐用持久-所有植入体的表面必须耐用持久和抵抗腐蚀确保能够长久且无故障地工作。当还是发生磨损时，产生的副产物必须保证不会嵌入到周围人体组织里。
已经证明PVD涂层在使得生物医学装置常用材料满足需要方面极其关键，比如不锈钢，钛材，陶瓷和其他先进材料方面。 我们尝试提供一些高性能生物医药涂层，具有如下的特点：
- 完全没有空隙，柱状结构和夹杂物的的纳米晶结构，（其中任何一种都会导致开裂，腐蚀或者磨损。纳米晶结构具有比以往使用的聚合物或聚碳酸脂材料更低的低摩擦系数。
- 可以实现很高水平的工艺控制，保证涂层一致性和黏附性
在生物医学装置上的涂层需要非常专们的沉积知识，需要象艺术家一样专注于它。我们成功的提供如下生物医学运用“
- 为起搏器电极提供抗腐蚀和良好生物兼容性的涂层
- 为左心室辅助装置提供抗磨损和生物兼容的涂层
- 为植入替换关节提供DLC涂层
- 导尿管-有几种不同的涂层需要用在导尿管上，包括用于防止水和液体渗漏的密封涂层，让插入组织更容易的润滑涂层。
除了提供高性能，生物医学涂层还需要深入细致的质量控制流程。作为行业供应商需要接受FDA规范的认证（21 CFR Part 820）。这些规范覆盖生产制造的全过程：质量管理和组织，设备设计，建造，装备，购买，零部件处置，生产和流程管控，包装和标签控制，设备评估，发送，安装，投诉处置，服务和记录。获得这样的认证是极其困难和消耗时间的，相对来说只有少数涂层公司获得过。
手术器械涂层
在手术中，一位医生需要趁手的手术器械，而这些器械需要表现完美。 运用于这些器械的表面涂层是性能完美的关键。PVD涂层能够实现这样超一流的性能，因为涂层技术可以改变器械的表面特性的同时不会影响到其下材料的特性。根据不同的运用，具备PVD涂层的手术器械具备如下特性：
- 生物兼容性-无诱导突变，非血溶性，非致热性，毒性级别为0（无毒性）
- 化学阻碍层-建立一个化学惰性的涂层。比如提供对镍敏感性的保护
- 改善润滑性／降低摩擦力-作了涂层处理的器械改善润滑性。 相对于未作涂层处理的器械具备明显更低的摩擦系数，这样可以用更小的力就能操作。
- 改善耐磨性能-做了涂层处理的器械可以切割刃口保持更长时间的锋利，涂层同时可以保护材料免受侵蚀。
- 改善耐腐蚀性能-手术器械需要反复消毒，和自动清洗（用蒸汽或者化学品），这会导致腐蚀发生。PVD涂层可以兼容消毒程序，改善不锈钢对腐蚀的耐受能力。氮化钛或者氮化铬是能满足这一目的的有效涂层。
- 外观／美感-具备涂层的器械在手术过程中更容易被识别。比如，不同类别的器械可以具备不同的颜色。
我们可以尝试开发特定的PVD涂层工艺使之具备如上描述的特性的手术器械专用涂层。