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一、基本概念

TAC類金剛石涂層是一種非晶態(tài)碳涂層，具有類似金剛石的四面體鍵合結(jié)構(gòu)（sp³ 鍵），因此兼具高硬度、低摩擦系數(shù)、耐磨損、耐腐蝕及良好的熱導(dǎo)性等特性。其性能介于類金剛石涂層（DLC）和傳統(tǒng)硬質(zhì)涂層之間，屬于類金剛石涂層（DLC）的一種特殊類型，常用于對表面性能要求極高的精密零部件、工具及電子器件等領(lǐng)域。

二、主要特點(diǎn)

三、制備工藝

TAC 涂層主要通過物理氣相沉積技術(shù)制備，常見工藝包括：

離子束沉積

利用高能離子束將碳源（如石墨靶材）分解為離子，直接沉積在基材表面，形成高 sp³ 鍵含量的 TAC 涂層。

優(yōu)點(diǎn)：涂層致密度高、結(jié)構(gòu)均勻，性能接近天然金剛石。

缺點(diǎn)：沉積速率低，成本較高，適合小尺寸精密零件。

脈沖激光沉積

通過激光轟擊石墨靶材，產(chǎn)生等離子體并沉積到基材表面，形成 TAC 涂層。

優(yōu)點(diǎn)：可精確控制涂層成分和厚度，適合復(fù)雜曲面沉積。

缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜，大規(guī)模生產(chǎn)難度大。

磁控濺射沉積

利用磁控濺射技術(shù)將碳靶材濺射至基材表面，通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)（如功率、氣壓）控制 sp³ 鍵比例。

優(yōu)點(diǎn)：沉積效率高，適合批量生產(chǎn)。

缺點(diǎn)：涂層 sp³ 鍵含量相對較低，硬度略低于 IBD 法制備的 TAC 涂層。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

TAC 涂層憑借其獨(dú)特性能，廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

機(jī)械加工工具

應(yīng)用場景：銑刀、鉆頭、齒輪刀具等。

作用：減少刀具磨損，提高加工效率，延長刀具壽命（可提升 3-5 倍），尤其適合高硬度材料（如淬火鋼、鈦合金）加工。

汽車與航空航天

應(yīng)用場景：發(fā)動機(jī)活塞環(huán)、氣門挺桿、渦輪葉片、軸承等。

作用：降低摩擦損耗，提升部件耐腐蝕性和可靠性，適用于高溫、高負(fù)荷工況。

電子與半導(dǎo)體

應(yīng)用場景：硬盤磁頭、MEMS 器件、半導(dǎo)體封裝模具等。

作用：保護(hù)精密電子元件表面，減少接觸電阻，提升器件穩(wěn)定性和使用壽命。

醫(yī)療器械

應(yīng)用場景：手術(shù)刀具、人工關(guān)節(jié)、牙科種植體等。

作用：增強(qiáng)表面生物相容性，減少細(xì)菌附著，同時提高耐磨性和抗腐蝕能力。

光學(xué)器件

應(yīng)用場景：紅外窗口、光學(xué)透鏡、傳感器表面等。

作用：提供高透光率、低反射率的耐磨涂層，保護(hù)光學(xué)元件表面免受刮擦和污染。

六、注意事項(xiàng)

基材預(yù)處理

涂層附著力依賴于基材表面清潔度和粗糙度，需通過噴砂、超聲清洗等工藝去除油污和氧化層。

涂層厚度選擇

需根據(jù)零件服役條件調(diào)整厚度：磨損嚴(yán)重場景（如刀具）可選 2-5μm；精密配合件（如軸承）宜選 0.5-1μm，避免影響公差配合。

后處理工藝

部分應(yīng)用場景需對涂層進(jìn)行拋光或鈍化處理，以進(jìn)一步降低表面粗糙度或提升耐腐蝕性。

成本考量

TAC 涂層制備設(shè)備投資大，工藝復(fù)雜，成本高于普通DLC涂層，適用于對性能要求極高的高端領(lǐng)域。