基于工藝控制與基體處理的類金剛石涂層性能優(yōu)化技術(shù)研究綜述*

肖奕樓 顏 培 陳 豪 焦 黎 仇天陽 王西彬 張寶榮 趙志勇

(1.北京理工大學機械與車輛學院 北京100089；2.山西柴油機工業(yè)有限責任公司 山西大同 037036)

1971年，德國科學家AISENBERG和CHABOT首次利用碳離子束沉積制備出具有金剛石特征的非晶碳膜，并稱之為類金剛石涂層。類金剛石涂層，即Diamond-Like Carbon(DLC)涂層，具備與金剛石涂層類似的高硬度、高耐磨性的同時還擁有石墨的自潤滑性能[1]。JACOB和M?LLER[2]研究指出，具有金剛石結(jié)構(gòu)的sp3雜化鍵、具有石墨結(jié)構(gòu)的sp2雜化鍵以及H元素或者其他摻雜元素所形成的空間交叉網(wǎng)絡(luò)決定了DLC薄膜的結(jié)構(gòu)，并繪制了較為直觀的DLC薄膜雜化鍵的混合特征示意圖，如圖1所示。DLC涂層中的sp3雜化鍵形成四面體配位鍵(與金剛石中的鍵類似),決定了其硬度和彈性模量等力學性能；sp2雜化鍵形成三配位體(與石墨中的鍵類似)，決定了其光和電學性能；H原子會影響sp3和sp2雜化鍵的比例，進而影響薄膜的結(jié)構(gòu)和性能[3]。自20世紀80年代以來，DLC涂層成為研究的熱點，被譽為21世紀戰(zhàn)略材料[4]。

圖1 DLC薄膜的三元相圖[2]Fig 1 Ternary phase diagram of DLC thin films[2]

DLC涂層因具有高硬度、高耐磨性、低摩擦因數(shù)等特性而被廣泛應(yīng)用于機械零件，又由于其與發(fā)動機潤滑油及其添加劑具有優(yōu)異的協(xié)同作用[5-6]，因此被廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動機零件的摩擦副之間。據(jù)統(tǒng)計，發(fā)動機的摩擦損失會占總功率的40%以上，而內(nèi)部零件(如活塞、活塞環(huán)、氣門、凸輪和從動件等零件)的摩擦損失占發(fā)動機摩擦損失的70%以上，嚴重降低了發(fā)動機工作效率和能量傳輸。DLC涂層能減輕發(fā)動機內(nèi)部零件的摩擦與磨損，從而大幅提升發(fā)動機的工作效率。但隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，DLC涂層所服役的工況日漸嚴苛，在一些高功率密度柴油發(fā)動機內(nèi)部構(gòu)件處的DLC涂層，面臨著高速重載高溫的多重考驗[7]。在這種嚴苛工況下，傳統(tǒng)的DLC涂層因結(jié)合力不足、殘余應(yīng)力高、熱穩(wěn)定性差等缺陷會在服役過程中過早地摩擦磨損失效。針對這一問題，對提高DLC涂層服役性能的技術(shù)進行歸納和總結(jié)是尤為重要的。本文作者基于工藝控制及基體處理2個方面，從涂層的沉積工藝、元素摻雜、過渡層的添加及滲氮滲碳、改變粗糙度、加工表面微織構(gòu)等手段對提升DLC涂層服役性能的優(yōu)化措施進行了綜述，并對未來的研究方向提出了展望。

1 DLC涂層結(jié)構(gòu)優(yōu)化

DLC涂層的結(jié)構(gòu)受到沉積方法及工藝參數(shù)、涂層成分配比、界面過渡層等因素的制約，針對DLC涂層的結(jié)構(gòu)優(yōu)化能提高界面結(jié)合能力及耐磨損特性。

1.1 工藝優(yōu)化

在DLC涂層的制備過程中，涂層中容易產(chǎn)生較大應(yīng)力，而這將加速涂層在苛刻工況下的裂紋萌生、破裂甚至脫落失效[8]。通過控制DLC涂層制備過程中的工藝參數(shù)來減小涂層應(yīng)力，可以有效地提高DLC涂層在苛刻工況下的服役性能。李黨娟等[9]基于射頻磁控濺射技術(shù)，在雙面拋光Si(100)基底上沉積了DLC涂層，研究了射頻功率、氬氣流量、濺射角等工藝參數(shù)對DLC涂層應(yīng)力的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，DLC涂層應(yīng)力的減小得益于控制得當?shù)某练e參數(shù)，合適的濺射功率和濺射角度會使碳粒子填充到DLC涂層結(jié)構(gòu)的空隙之中，從而使涂層表面更加致密，這會增加DLC涂層內(nèi)部的sp3鍵比例，從而降低DLC涂層的應(yīng)力。

LEE等[10]采用濺射法在聚酰亞胺(PI)襯底上制備了無氫DLC涂層，同時優(yōu)化了PI基片的氬等離子體預(yù)處理工藝，提高了DLC涂層的附著力和性能。在PI襯底上沉積的DLC涂層經(jīng)偏壓預(yù)處理后，sp3鍵比例大幅提升。氬等離子體經(jīng)負偏壓的吸引轟擊基體，合適的偏壓大小可以使基體表面變得疏松多孔，使沉積的DLC涂層更加致密。

陳國富和蘇峰華[11]利用等離子體增強化學氣相沉積技術(shù)(PECVD)，通過改變脈沖偏壓在不銹鋼基材表面制備了不同結(jié)構(gòu)類金剛石涂層。研究表明，隨偏壓的增大，DLC涂層的表面粗糙度、摩擦因數(shù)及磨損量都先減小后增大，而膜基結(jié)合力則先增大后減小。

DLC涂層的沉積溫度同樣會影響碳粒子的濺射能量。楊利等人[12]采用化學氣相沉積技術(shù)在AZ31鎂合金表面制備了含氫DLC涂層，研究了沉積溫度對DLC綜合性能的影響，并給出了不同溫度下AZ31鎂合金表面制備的DLC薄膜生長演變過程示意圖，如圖2所示。研究結(jié)果表明，當沉積溫度較低時，碳粒子能量較低，無法填充到涂層的亞表層，只在表面以sp2鍵的雜化方式生長。隨著溫度的升高，碳粒子能量升高，更多的碳粒子進入涂層的亞表層以sp3鍵形式雜化，涂層中的sp3鍵含量增多。沉積溫度最適時，涂層中的sp3鍵含量最多，此時涂層的硬度最大、彈性模量最高且耐磨性最佳。當沉積溫度過高時，碳粒子能量持續(xù)升高，轟擊涂層表面時會使亞穩(wěn)態(tài)的C-H鍵斷裂，導致氫的脫附，sp3鍵含量減少，涂層的硬度及耐磨性也隨之降低。

圖2 不同溫度下AZ31鎂合金表面制備的DLC涂層生長演變過程[12]Fig 2 Growth and evolution of DLC films on AZ31 magnesium alloy at differenttemperatures[12] (a) 50 ℃；(b) 75 ℃；(c) 100 ℃；(d) 125 ℃

針對DLC涂層沉積過程中濺射功率、偏壓幅值、氬氣氣壓、沉積溫度等工藝的優(yōu)化，主要目的都是為了使碳粒子的濺射能量達到一個合適的值，從而保證涂層的結(jié)合力及耐磨性最適。然而由于影響涂層性能的工藝因素眾多，且不同因素間可能存在著某種交互影響，后續(xù)可以通過系統(tǒng)的正交試驗獲取高性能DLC涂層的制備工藝規(guī)范。

1.2 元素摻雜

在高溫工況下，DLC涂層易發(fā)生石墨化、脫氫、氧化、剝落等而導致潤滑快速失效[13-15]。最近的研究表明，通過適當?shù)脑負诫s能大幅提高DLC涂層的高溫摩擦學性能，使DLC涂層在高溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦磨損特性。崔龍辰和余偉杰[16]總結(jié)了不同類型DLC涂層的有效潤滑溫域，如圖3所示，可以看出ta-C(sp3鍵含量70%以上)及Si、W、Co等元素摻雜的DLC涂層具備寬溫域下的有效潤滑特性。這是因為a-C和a-C∶H中sp2鍵含量較高，在相對較低溫度下易發(fā)生有序化和團簇化進而導致石墨化，而ta-C及元素摻雜的DLC涂層的石墨化還需一個從sp3-C-C鍵或sp3-C-X鍵(X指摻雜元素)轉(zhuǎn)變?yōu)閟p2-C鍵的過程，而這個過程需要很高的活化能，提高了有效潤滑溫域。

圖3 不同類型DLC涂層的有效潤滑溫域[16]Fig 3 Effective lubrication temperature range ofdifferent DLC coatings[16]

HE等[17-19]、高溥等人[20]利用非平衡磁控濺射技術(shù)在齒輪鋼基底表面制備了不同WC相含量的DLC涂層，并探討其在高溫下的減摩抗磨機制。研究結(jié)果表明DLC涂層在潤滑油的潤滑下耐磨損性能隨著WC相含量的增加先增大后減弱，這是因為在摩擦磨損過程中涂層中的W與潤滑油添加劑分解出來的S反應(yīng)生成具有潤滑性能的WS2保護膜，減弱了磨屑對摩擦副造成的磨粒磨損。隨著W含量的進一步增大，摩擦界面產(chǎn)生的大量WO3將WS2保護膜的完整性破壞，從而使其磨損加劇。

YI等[21]采用摩擦磨損實驗機測試了摻硅DLC涂層在高溫條件下的變載荷摩擦學性能，結(jié)果表明硅元素的摻入可以增加DLC薄膜的無序狀態(tài)，明顯改變薄膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進而改善DLC薄膜的力學及摩擦學性能。

元素摻雜提升DLC涂層高溫摩擦學性能的機制可以概括為以下三方面：(1)摻雜的元素與碳元素形成化學鍵，提高了DLC涂層石墨化所需的化學能；(2)摻雜的元素形成的氧化物或與其他元素形成的化合物可充當保護層，延緩涂層的氧化速度；(3)摻雜元素后涂層晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，利于應(yīng)力的釋放。元素摻雜的同時涂層的硬度也會隨之降低，因而對元素摻入量的精準把控是提高DLC涂層性能的關(guān)鍵。

1.3 界面設(shè)計

DLC涂層的內(nèi)應(yīng)力主要來源于本征應(yīng)力與殘余熱應(yīng)力。其中本征應(yīng)力來自于各種非平衡的結(jié)構(gòu)缺陷，與沉積時的粒子能量有關(guān)。殘余熱應(yīng)力主要來源于DLC涂層與基體的熱膨脹系數(shù)差異，這種由于涂層與基體材料物理性能不匹配造成的應(yīng)力會使涂層與基體的結(jié)合力變差，制約DLC涂層的服役性能。在沉積DLC涂層時對其進行界面設(shè)計，在涂層和基體間引入過渡層(如Ti、Zr、W、Nb、Si、Cr等)，利用過渡層改善界面熱膨脹系數(shù)差異和結(jié)構(gòu)失配，可提高膜基結(jié)合力，進而優(yōu)化DLC涂層的服役性能。

周永等人[22]采用線性離子束復合磁控濺射技術(shù)在316L基底上沉積了含有Ti/Al過渡層的Ti/Al共摻雜DLC涂層，并研究了過渡層對涂層的成分、結(jié)構(gòu)、機械性能和結(jié)合力的影響，得到的有、無過渡層的試樣經(jīng)劃痕試驗后的表面形貌如圖4所示。結(jié)果表明，Ti/Al過渡層可緩解因DLC涂層和基體的晶格匹配差異和膨脹系數(shù)不同而導致的高界面應(yīng)力。在薄膜與基底界面，過渡層呈現(xiàn)典型柱狀晶結(jié)構(gòu)，可促進膜基界面間的機械互鎖，顯著改善涂層與基體之間的結(jié)合力而不損傷其機械性能。

圖4 有、無Ti/Al過渡層的Ti/Al-DLC薄膜劃痕形貌[22]Fig 4 Scratch morphology of Ti/Al DLC films with andwithout Ti/Al transition layer[22]

CHOY和FELIX[23]等采用磁控濺射離子鍍技術(shù)在TC4基底上獲得了Ti-TiC-DLC梯度涂層。研究結(jié)果表明，梯度涂層結(jié)構(gòu)增強了與基底的結(jié)合力，同時改善了基體合金的抗磨損特性。

XU等[24-25]采用磁過濾陰極真空弧源(FCVA)沉積技術(shù)在TC4合金及Si(100)表面制備了一系列不同調(diào)制參數(shù)的軟硬交替DLC多層薄膜和TiC/DLC多層薄膜。結(jié)果表明，DLC多層薄膜的殘余應(yīng)力均小于單層硬DLC薄膜，同時其機械性能均優(yōu)于單層DLC薄膜?；w表面梯度過渡層的引入，提高了DLC多層薄膜的硬度和膜基結(jié)合力，進一步提高了鈦合金的耐磨損性能。

過渡層的添加可以有效提高DLC涂層與基體間的結(jié)合力，與此同時基體與過渡層、過渡層與涂層之間形成的界面可以緩釋涂層的內(nèi)應(yīng)力并減緩微裂紋的擴展。過渡層的設(shè)計需考慮基體材料與涂層材料，優(yōu)先選取能與基體及DLC涂層都能形成化學鍵合的過渡層元素，且彈性模量及熱膨脹系數(shù)應(yīng)介于基體與涂層之間，降低體系的殘余熱應(yīng)力。

2 基體表面狀態(tài)

基體表面狀態(tài)是影響DLC涂層服役性能的關(guān)鍵因素，滲氮滲碳、表面粗糙度控制及微織構(gòu)加工等基體表面處理可以從強化基體、改變基體涂層結(jié)合方式、儲油潤滑、緩釋內(nèi)應(yīng)力等方面對DLC涂層服役性能產(chǎn)生積極影響。

2.1 滲氮滲碳

在沉積DLC涂層前進行基體表面改性處理是優(yōu)化涂層服役性能的有效途徑。表面改性處理主要包括離子滲氮與離子滲碳，其能夠提升基體的表面硬度和耐磨性能，在基體表面生成的氮(碳)化層與DLC涂層擁有更好的物理匹配度。黃振等人[26]利用等離子體增強化學氣相沉積技術(shù)分別在未處理和氮化處理的AISI 316L表面沉積了DLC涂層，研究了氮化復合DLC涂層的相結(jié)構(gòu)與摩擦學性能，得到的氮化層及DLC涂層的橫截面形貌如圖5所示。結(jié)果表明，氮化復合DLC涂層的結(jié)合力和耐磨性優(yōu)于DLC涂層，沉積DLC涂層的過程中，氮化層中氮原子因擴散而重新分布，使氮化層的厚度增加，硬度梯度減緩，更有利于基體與DLC涂層間的過渡。

圖5 氮化層及氮化復合DLC涂層的截面形貌[26]Fig 5 Cross section morphology of nitrided layer andnitrided composite DLC coating[26](a) PN;(b)50 ℃；(c)100 ℃；(d)150 ℃

LAN等[27]采用原位雙相等離子滲氮和電弧離子鍍(AIP)工藝在Cr12MoV鋼表面制備了DLC涂層，研究發(fā)現(xiàn)基體滲氮工藝大幅提高了DLC涂層與基體的結(jié)合強度。

譚笛[28]在CoCrMo合金表面沉積了離子滲氮復合DLC涂層，研究了離子滲氮溫度對相結(jié)構(gòu)、滲氮層厚度、顯微硬度及耐磨性的影響。結(jié)果表明，CoCrMo合金在進行氮化處理后表面生成一層CrN，提高了CoCrMo合金的表面硬度和耐磨性；隨著滲氮溫度的提高，滲氮層的厚度增加，硬度則先增大后降低，相應(yīng)地體積磨損率呈先減小后增加。

YANG等[29-30]開展了低溫等離子體滲碳層表面原位生長DLC涂層的工藝探索，制備了滲碳層和DLC涂層的復合改性層，研究了其力學性能和摩擦學性能。研究表明，滲碳后試樣磨損機制由嚴重的黏著磨損轉(zhuǎn)變?yōu)檩p微的微切削磨損和氧化磨損；隨著滲碳時間延長，F(xiàn)e3C相含量不斷提高至占主導；不同時間滲碳表面均形成了DLC涂層，并且隨著時間的延長，表面DLC涂層的sp3含量逐漸提高，涂層逐漸均勻覆蓋，相應(yīng)力學性能提高。

基體滲碳滲氮增強DLC涂層性能的機制可以概括為以下幾點：(1)碳(氮)原子填充基體晶格，增強基體的硬度，也進一步增加了DLC涂層的硬度，且從基體到涂層間存在著一個硬度過渡區(qū)；(2)滲碳(氮)層與DLC涂層存在著更好的物理相適性，增大了膜基結(jié)合力。滲碳(氮)后的碳(氮)含量及分布極大地影響著DLC涂層性能，需通過后續(xù)的試驗進一步研究。

2.2 表面粗糙度

DLC涂層在與摩擦副發(fā)生摩擦磨損時，會由于粘附和材料轉(zhuǎn)移從而在滑動表面形成一個新的薄層，該薄層主要由磨損脫落的DLC薄膜和摩擦副上脫落的氧化物組成，其制約著DLC涂層的摩擦磨損性能。研究表明，基底的表面粗糙度是影響這種薄層的形成和轉(zhuǎn)移的重要因素。SHIN等[31]對不同表面粗糙度硅片基體的DLC涂層的干滑動磨損性能進行了研究，結(jié)果如圖6所示。可以看出，當基體表面粗糙度由較光滑狀態(tài)開始增加時，涂層的磨損壽命大幅下降；隨著粗糙度的繼續(xù)增大，磨損壽命又出現(xiàn)了小幅度的增長。這可能是由于隨著基體粗糙度的增大，在滑動表面形成薄層的速度增快，薄層的出現(xiàn)呈現(xiàn)不連續(xù)的特性，因而增大了涂層與對摩副間的磨損。后期隨著基體粗糙度的進一步增大，涂層與對摩副的實際接觸面積增大，涂層的接觸載荷降低，磨損壽命得以提高。

圖6 不同粗糙度硅基底DLC涂層磨損壽命[31]Fig 6 Wear life of DLC coating on silicon substratewith different roughness[31]

ZHONG等[32]為探討基底粗糙度對超薄DLC涂層生長的影響，采用過濾陰極真空電弧(FCVA)技術(shù)在不同表面粗糙度的硅襯底上制備了DLC涂層。研究表明，基底表面形貌在原子尺度上的演化依賴于基底的初始表面形貌，對于較光滑的硅基底，表面粗糙度隨DLC涂層厚度的增加而減小，而對于初始表面粗糙度較高的硅基底，涂層表面粗糙度隨涂層厚度增加先減小后增大到最大值，然后再逐漸減小。從涂層生長理論角度分析，涂層生長的早期階段包括離子到達基體表面并調(diào)節(jié)(凝聚)、沿表面的遷移(擴散)及它們聚集成二維原子島(成核)。當離子接近基底時，會被施加的脈沖偏壓加速，與基底撞擊后傾向于沿離子初始動能方向移動，該方向平行于粗糙度的斜面并朝向谷底。圖7(a)和(b)表示了在初始平滑過程，入射粒子傾向于聚集在谷底處，這導致表面粗糙度的降低。當表面變得平滑后，峰谷的距離不足以形成足夠的能量屏障，與此同時谷中可移動的碳原子聚集形成了島核并進入核增長模式，如圖7(b)和(c)所示。隨著島核距離越來越大，峰谷距離也隨之增大，表面進入粗化階段，表面粗糙度升高。隨著島核的逐漸增長，島核間發(fā)生聚結(jié)，表面再次變得平滑，如圖7(d)所示。對于在光滑硅基底上的涂層生長，由于其谷的半徑和斜率傾角相比其他2個粗糙度硅基底都很小，導致島核聚集的過程顯著加快，因此粗糙度沒有顯著增加。

圖7 在相對粗糙的硅基底上沉積DLC涂層的生長示意[32]Fig 7 Growth of DLC coating deposited on relativelyrough silicon substrate[32]

李振東等[33]采用磁控濺射/等離子輔助氣相沉積方法在不同粗糙度樣品表面制備Cr摻雜DLC涂層，研究了干摩擦條件下，基體粗糙度對Cr摻雜類金剛石薄膜摩擦磨損性能的影響。結(jié)果表明,在低表面粗糙度樣品上Cr摻雜類金剛石薄膜具有良好的自潤滑特性，平均摩擦因數(shù)達到了油潤滑條件的摩擦水平，磨損較小，磨損表面薄膜結(jié)構(gòu)完整，未出現(xiàn)明顯石墨化轉(zhuǎn)變。在高表面粗糙度樣品上，樣品的平均摩擦因數(shù)大幅提高，磨損劇烈，基體表面磨出了明顯的溝槽，與其對摩的Si3N4球磨損嚴重。

基體表面粗糙度影響DLC涂層性能的機制較為復雜，現(xiàn)有的研究結(jié)果表明基底越光滑，DLC涂層的耐磨性能越好。然而絕對的光滑基底由于缺少與涂層間的機械嚙合力，其膜基結(jié)合力會有所降低，后續(xù)的研究可以把重心放在不同基體粗糙度對涂層機械嚙合力影響的研究上。

2.3 表面微織構(gòu)

近年來，通過在基體表面加工微結(jié)構(gòu)從而提高耐磨性的研究大量出現(xiàn)。VOEVODIN和ZABINSKI[34]利用激光加工技術(shù)在硬質(zhì)的TiCN涂層表面制備了微米尺寸的坑狀陣列，通過不同的表面分布密度將固體潤滑劑硫化鋁和石墨濺射到織構(gòu)化表面，發(fā)現(xiàn)耐磨性提高了一個數(shù)量級。微結(jié)構(gòu)不僅可以作為潤滑劑的儲油槽，還能存儲磨屑，改變摩擦界面的接觸狀態(tài)，減小有效接觸面積從而降低摩擦因數(shù)。

PETTERSSON和JACOBSON[35]通過硅片的光刻獲得不同紋理的表面微織構(gòu)，如圖8所示；隨后在其表面制備DLC涂層，研究了不同紋理的表面微織構(gòu)對DLC涂層摩擦磨損特性的影響。結(jié)果表明，滑動界面存儲潤滑油和分離磨損顆粒的能力與表面微織構(gòu)紋理圖案的形狀和方向密切相關(guān)。在缺油潤滑條件下，正方形槽或垂直于滑動方向的條紋微織構(gòu)表面涂層的摩擦因數(shù)保持在一個較低值，并且比未織構(gòu)表面和平行于滑動方向的微織構(gòu)表面涂層具有更好的耐磨性。未織構(gòu)表面及平行于滑動方向的微織構(gòu)表面因無法在摩擦接觸區(qū)內(nèi)提供足夠的潤滑劑，摩擦因數(shù)迅速上升。在基體表面加工具有特定紋理的微織構(gòu)，使其在滑動磨損時的儲油能力增強，能極大地提升DLC涂層在服役過程中的耐磨壽命。

圖8 不同紋理的微織構(gòu)[35]Fig 8 Micro texture of different textures[35]

基體表面微織構(gòu)在沉積DLC涂層后可以充當儲油和儲屑槽，從而降低涂層的摩擦磨損，現(xiàn)有的研究大多針對微織構(gòu)的形狀方向進行研究，而忽視了微織構(gòu)的尺寸效應(yīng)及對DLC涂層的熱應(yīng)力緩釋作用，今后還需通過試驗進一步研究。

3 總結(jié)與展望

在高速重載高溫工況下，DLC涂層因其與基體結(jié)合力不足、殘余應(yīng)力高、熱穩(wěn)定性差等缺陷面臨著嚴峻的服役考驗。文中從DLC涂層工藝控制和基體處理2個方面綜述了涂層性能優(yōu)化技術(shù)：通過優(yōu)化制備工藝(濺射功率、沉積溫度等)，可獲得硬度、應(yīng)力等綜合性能優(yōu)良的DLC涂層，通過元素摻雜可以改善DLC涂層的高溫穩(wěn)定性，過渡層的添加能降低DLC涂層的內(nèi)應(yīng)力，增強DLC涂層的附著性能；基體的表面處理對DLC涂層的性能起到十分關(guān)鍵的作用，通過對基體的表面改性(滲氮滲碳)、表面粗糙度優(yōu)選及表面微織構(gòu)加工等方式，能顯著提高DLC涂層的膜基結(jié)合力及耐磨性。

為了提高DLC涂層在高速重載高溫工況下的長期服役性能，今后可從以下4個方面開展研究：

(1)綜合性能高的DLC涂層制備方法及工藝尚不統(tǒng)一，亟需通過系統(tǒng)的試驗獲得高性能DLC涂層的制備工藝規(guī)范及性能表征方法。

(2)不同粗糙度基體與DLC涂層產(chǎn)生的機械嚙合對涂層附著力的影響機制尚不明確，后續(xù)研究需重點探討不同基體粗糙度對涂層機械嚙合力的影響。

(3)現(xiàn)有的研究忽視了微織構(gòu)的尺寸效應(yīng)及對DLC涂層的熱應(yīng)力緩釋作用，微織構(gòu)的尺寸效應(yīng)及影響DLC涂層性能的機制需進行進一步試驗研究。

(4)通過對DLC涂層及基體的多工序復合處理，可進一步增強DLC涂層在苛刻工況下的服役性能，是后續(xù)研究的重要方向。