经 DLC(类金刚石)表面处理的金属零件,其耐磨性能会显著增强,该工艺因此在机械工业领域备受关注 —— 尤其当模具钢采用 DLC 涂层技术后,表面抗摩擦磨损能力得到明显改善。
材料表面处理技术能够赋予材料特定功能属性,大幅优化材料性能并延长其使用寿命。在机械电子、石油化工、航空航天等工程领域,材料磨损问题一直是科研人员的重点研究方向之一。在材料耐磨研究领域,新型表面处理技术不仅完善了材料加工工艺,还大幅节省了耐磨材料用量、降低了加工成本,取得了良好的经济效益。

类金刚石膜(DLC)凭借性能的多样性与应用的广泛性,其制备工艺及摩擦学性能研究受到越来越多的关注。作为近 20 年来的研究热点,DLC 表面处理技术在国外已取得显著发展,国内近年来也取得了一定进展,但 DLC 膜的热稳定性相对较差,仍是亟待改善的问题之一。
日常所见的模具表面存在粗糙度不均的情况,表面分布着若干微观硬质凸起。这些微观凸起会导致初始接触阶段摩擦因数急剧升高;在摩擦磨损过程中,这些硬质小凸点承担了接触面间的绝大部分压力,因此短时间内便会出现屈服并产生塑性变形。不过,在润滑油的辅助作用下(接触面逐渐呈现边界摩擦趋势),接触表面会逐渐变得光滑,摩擦副间的配合精度也随之提升,使得摩擦因数随时间推移逐步降低。
当模具表面镀覆 DLC涂层后,与油润滑状态下的摩擦磨损性能相比,镀有 DLC 涂层的模具钢在干摩擦条件下的磨损量显著减少。在相同试验条件下,DLC 涂层模具钢的摩擦磨损性能始终优于单纯的高速钢基体,这表明 DLC 涂层能对高速钢表面起到有效的减磨保护作用。
针对镀覆 DLC 涂层后的模具钢,我们在不同环境下开展性能测试,总结出以下三项核心结论:
1、在不同转速、不同润滑条件下,DLC 表面处理均能显著提升高速钢的耐磨性能;
2、相同 DLC 表面处理工艺下,高速钢在低转速环境中的耐磨性能明显优于高转速环境;
3、无论是干摩擦还是油润滑条件,DLC 表面处理均可作为高速钢的有效减磨涂层使用。