DLC

DLC

DLC 類鑽碳塗層以接近金剛石的高硬度與低摩擦係數聞名,能顯著延長零件壽命,常用於汽車引擎零件、腳踏車鏈條與手術刀具。

  • 類鑽碳膜(DLC)
  • 硬度: 2000Hv~3800Hv
  • 特性: 高硬度、耐高溫、耐酸鹼、低摩擦、耐磨耗之優異性質

 

DLC 不只是硬,它也能導電。
低氫含量的 DLC 可同時具備高硬度與良好導電性。[1]

這句話,點出了 DLC(Diamond-Like Carbon, 類鑽碳塗層)的核心價值。在過去,市場對 DLC 的印象常停留在「超硬」「耐磨」這兩個詞,但如今,它的功能早已不限於「像鑽石一樣硬」,而是進入到更精細的控制領域——摩擦係數、化學穩定性,甚至是導電特性。

對日勝來說,DLC 是鍍膜技術的一個里程碑。從最初的 PVD、CrN、TiN,到後來的 TiCN、TiO,每一種膜層都是顏色與性能的嘗試。而 DLC,不只是「顏色的變化」,而是一種全新的性能突破。

傳統塗層的限制

耐磨不足、易氧化

過去的傳統塗層,例如氮化物系統(如 TiN, CrN),確實能夠提供基本的耐磨性與耐腐蝕保護。但在一些極端應用下,問題就顯現了:

  • 耐磨不足:小型模具在反覆開合、衝擊下,膜層會被快速磨薄。
  • 高溫失效:汽車內燃機零件,經過長時間高溫摩擦,傳統膜層容易因氧化而劣化。
  • 高摩擦阻力:摩擦係數偏高,導致能量損耗與零件磨損。

想像一個引擎氣門挺桿,經過幾萬次的高速運動後,傳統氮化物膜層會逐漸磨掉,金屬裸露,進而導致零件間的金屬摩擦加劇,油膜也因此失效。最後造成的是性能下降,甚至引擎故障。這樣的結果,對品牌來說,不只是一次維修成本,而是信任的流失。

DLC 的特色與解法

高硬度(接近金剛石)

DLC 的名字由來,就是「像鑽石一樣的碳」。它的硬度可以達到 2000Hv~3800Hv,接近金剛石結構。這意味著它在抵抗劃痕、磨耗方面,比傳統 TiN 或 CrN 高出數倍。

拿刀具為例:傳統塗層的刀具,可能在加工數千次後就需要重磨;而 DLC 刀具,往往能延長壽命數倍,減少停機維護次數。這種「硬度優勢」不是實驗室裡的數據,而是真實生產現場的差異。

耐磨與低摩擦係數

DLC 的摩擦係數可低於 0.2,遠遠低於一般金屬塗層的 0.4–0.6。這樣的差異,對零件運作效率來說,是巨大的提升。

想像一下腳踏車鏈條:

  • 傳統鍍層,騎一百公里後,摩擦損耗顯著。
  • DLC 鍍層,摩擦阻力低,鏈條順滑感維持更久。

這種滑順感,對專業車手來說,就是「效率」與「勝負」。

可調整導電性(透過摻雜元素)

DLC 的特性不只是硬與耐磨,它還能「調整導電性」。傳統的 DLC 膜多數是絕緣性的,但透過摻雜金屬、氮或其他元素,能讓膜層從高電阻逐步下降到具備導電能力。這對需要控制靜電或導電的產業來說,特別有價值。

根據 Carbon (2014)[2],不同製程條件下,DLC 的表面電阻可在 10⁶–10¹² Ω 間變化。這意味著,同一種 DLC 技術,可以針對醫療汽車、甚至半導體設備,做出「絕緣型」或「導電型」兩種版本。這種靈活性,正是它能快速滲透到不同產業的原因。

應用場景

汽車產業

汽車零件,特別是內燃機配件、閥門、凸輪軸和傳動零件,一直是 DLC 膜最重要的舞台。傳統的鍍鉻或氮化處理,在長時間高溫摩擦下常常面臨磨損剝落,甚至影響整體性能。對駕駛者來說,這不只是零件壽命的問題,更是「穩定性」與「安全感」的差別。

DLC 的高硬度與低摩擦係數正好解決這個痛點。零件表面像是被加了一層隱形護甲,即使經過上萬次高轉速循環,也能保持光滑和穩定。這意味著引擎能在更低摩擦下運轉,燃油效率提升,維護間隔拉長。

根據 GII (2025)[3]的產業分析,全球 PVD 硬體市場正快速成長,而 DLC 被點名為汽車與工具零件升級的「關鍵技術」。背後原因不只是節省維護成本,而是新能源車與高效能引擎的雙重推動,讓汽車零件需要同時「耐用」與「低摩擦」。DLC 不再只是超跑的專利,逐漸成為大眾車款的標配。這也讓消費者對品牌產生新的信任:不是只有「快」,而是能「長久快」。

腳踏車產業

競速腳踏車的世界,差距往往只有幾毫秒。鏈條、飛輪、齒盤這些零件,一旦因磨損造成效率下降,可能就會決定冠軍的歸屬。傳統零件即使保養得再勤快,金屬接觸摩擦仍舊不可避免。對專業選手而言,這種「性能掉速」帶來的心理落差,比失敗本身更難接受。

DLC 鍍膜為這些高摩擦零件帶來新的可能。它的摩擦係數小於 0.2,表面像加了潤滑層般順滑。這意味著,選手能在同樣的踩踏力道下輸出更多動能,並且在長時間比賽後依舊維持穩定效率。對品牌來說,這代表產品能以「耐久與性能」並重,打造更高端的專業形象。

不只競速選手,連長距離耐力賽的腳踏車騎士,也因 DLC 的低摩擦受益。鏈條使用壽命延長,維護成本下降。這些細節,正呼應什麼是 PVD 塗層技術中提到的「提升零件整體價值」的觀點。對市場而言,DLC 讓腳踏車不只是交通工具,而是能承受專業賽事挑戰的「精密機械」。

醫療業

在醫療產業,精度與耐用性往往決定治療的成敗。手術刀、微創器械、牙科工具,這些器械需要長時間保持鋒利,卻又必須耐受反覆清洗與化學消毒。傳統塗層常因酸鹼或高溫滅菌而退化,讓醫師不得不頻繁更換器械。對醫療院所而言,這不僅增加成本,更可能影響治療的穩定度。

DLC 的化學惰性,正好解決了這個矛盾。它能抵抗酸鹼與消毒液,膜層緻密不易被腐蝕,確保手術器械在反覆滅菌後依然保持原有的光澤與性能。對外科醫師來說,這意味著「手感」能長久一致,不必擔心刀具鈍化影響手術精度。

同時,醫療產業也開始重視病患的「心理感受」。在微創手術或牙科診療中,工具外觀若能保持乾淨且專業的質感,患者也更容易建立信任。這正符合真空鍍膜前的準備工作提到的「外觀與功能並重」原則。DLC 在醫療上的價值,不只是延長器械壽命,更是一種品牌專業度的加分。

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引用資料

[1] Applied Sciences (2021). DLC properties with low hydrogen content.

[2] Carbon (2014). DLC 電阻數據。

[3] GII (2025). PVD 硬體市場趨勢

規格表

製成溫度140–200 ℃
膜厚1–2 μm
硬度2000–3800 Hv
摩擦係數< 0.2
特性高硬度、耐高溫、耐酸鹼、低摩擦、耐磨耗、附著力佳
主要應用範圍小型模具、汽車零件、工具機零件

FAQ

DLC 與 PVD 膜層相比有何不同?

PVD 膜層如 TiN、CrN 偏重於顏色與耐磨,而 DLC 除了耐磨之外,還能做到極低摩擦係數,甚至具備可調整導電性的特性。

DLC 是否適合摩擦零件如軸承或刀具?

非常適合。低摩擦與高硬度的組合,能顯著延長壽命,減少維護次數。

DLC 導電特性可以如何調整?

透過摻雜金屬元素或降低氫含量,就能讓 DLC 具備導電能力。這在電子產業與半導體設備中非常關鍵。

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