DLC基本介紹
類金剛石薄膜是一類主要由碳原子組成的亞穩(wěn)態(tài)非晶材料，其部分碳原子以類似金剛石的結(jié)構(gòu)排列，而部分碳原子則以石墨的結(jié)構(gòu)排列。DLC具有優(yōu)異的耐磨性、低摩擦系數(shù)（一般低于0.2），其摩擦系數(shù)隨制備工藝的不同以及膜中的成分的不同而變化，如下表所示。DLC薄膜可分為七類，分別為非晶碳（a-C）、四面體非晶碳（ta-C）、金屬摻雜非晶碳（a-C: Me）、含氫非晶碳（a-C:H）、四面體形含氫非晶碳（ta-C:H）、金屬摻雜含氫非晶碳（a-C:H: Me）、改性非晶碳（a-C:H:X）。摻雜金屬元素可能降低其摩擦系數(shù)，加入H能提高潤滑作用。傳統(tǒng)的硬質(zhì)膜的摩擦系數(shù)一般在0.4以上，DLC膜在摩擦系數(shù)方面具有較大的優(yōu)勢。

內(nèi)燃機DLC涂層超低摩擦技術(shù)

提高熱效率是內(nèi)燃機發(fā)展的核心目標(biāo)之一，除燃燒系統(tǒng)優(yōu)化、附件電動化、空氣系統(tǒng)優(yōu)化、余熱回收等技術(shù)外，降低內(nèi)燃機摩擦損失也是提高內(nèi)燃機熱效率的有效途徑。類金剛石（Diamond-like carbon，DLC）是一種具有優(yōu)異耐磨性和極低摩擦系數(shù)的材料，能降低內(nèi)燃機摩擦損失，提高熱效率。目前，日產(chǎn)、康明斯等國際知名公司已對DLC涂層在內(nèi)燃機上的應(yīng)用開展了大量研究，并將其作為改善內(nèi)燃機熱效率的重要前瞻技術(shù)，因此，本文將介紹DLC性能以及DLC涂層在改善內(nèi)燃機熱效率方面的效果。

DLC涂層對氣門機構(gòu)的影響
采用下圖所示的試驗臺，測量不同涂層氣門挺柱的摩擦扭矩。試驗結(jié)果表明，帶DLC涂層的氣門機構(gòu)可在不同發(fā)動機轉(zhuǎn)速下明顯降低摩擦扭矩，從而降低摩擦損失。相對于無涂層挺柱的氣門機構(gòu)，采用DLC（ta-C）涂層技術(shù)可使摩擦扭矩降低45%左右。

DLC涂層對活塞環(huán)摩擦性能的影響
采用下圖所示的活塞環(huán)摩擦力性能測試平臺，對比了鍍鉻和DLC涂層技術(shù)對氣環(huán)和油環(huán)摩擦性能的影響。試驗結(jié)果表明，相比鍍鉻的氣環(huán)和油環(huán)，采用DLC涂層技術(shù)可降低氣環(huán)和油環(huán)的摩擦力。對于DLC涂層的氣環(huán)而言， 在0 deg 附近改善摩擦的效果較為明顯；對于DLC涂層的油環(huán)，在180 deg?360 deg和-360 deg—180 deg的范圍內(nèi)改善摩擦的效果較為明顯。

DLC涂層對活塞性能的影響
由于DLC涂層可以有效降低磨損，延長摩擦副使用壽命，因此，可將缸套與氣缸制成一體，完全采用DLC涂層鋁基底材料，替換原來的鑄鐵缸套，使重量降低達5%左右；對活塞和缸套進行DLC膜涂層，可使摩擦系數(shù)降低20%，同時改善傳熱性能，最終使發(fā)動機油耗改善2%-3%左右。