DLC — povlak podobný diamantu
Uhlíkový povlak s extrémně nízkým třením a vysokou tvrdostí.
- Účel
- Kluzné vlastnosti téměř bez mazání, ochrana proti zadření.
- Typické použití
- Motorové díly, písty, přesná mechanika, medicína.
- Vhodné materiály
- Oceli, nerez, tvrdokov, hliník (nízkoteplotní varianty).
- Kategorie
- Moderní tenké povlaky
Jak proces funguje
DLC (Diamond-Like Carbon) není jedna přesně definovaná látka, ale celá rodina amorfních uhlíkových povlaků s různým poměrem vazeb podobných grafitu a diamantu. Tato struktura umožňuje neobvyklou kombinaci vysoké tvrdosti a velmi nízkého tření.
Na povrchu uhlíkové vrstvy vznikají během kontaktu tribologické struktury s nízkou smykovou pevností. Výsledkem může být výrazně nižší koeficient tření než u klasických nitridových povlaků — rozhodující u pohyblivých dílů, kde vznikají ztráty energie, adhezní opotřebení nebo zadírání.
Klíčové procesní parametry
- Typické tloušťky přibližně 1–5 µm; tvrdost ~8–80 GPa podle typu
- a-C:H (hydrogenovaný amorfní uhlík, typicky PACVD): tvrdost ~15–25 GPa, tření proti oceli ~0,1–0,2, procesní teplota pod ~250 °C, max. provozní teplota ~300 °C
- ta-C (tetraedrický amorfní uhlík, bez vodíku, vyšší podíl sp3 vazeb): tvrdost ~35–50 GPa, tření ~0,1–0,2, některé procesy pod 100 °C
- Další varianty: kovem dopované DLC, Si-DLC, WC/C a hybridní uhlíkové systémy
- Samotný údaj „DLC“ nestačí ke specifikaci — je třeba uvést variantu, depoziční technologii a podmínky použití
Typické aplikace
- Pístní čepy a komponenty ventilových rozvodů
- Vstřikovací systémy
- Hydraulická čerpadla a ventily
- Těsnicí a ložiskové plochy
- Přesná mechanika a zdravotnické komponenty
Výhody
- Extrémně nízké tření při současné vysoké tvrdosti
- Vhodné pro komponenty s minimálním mazáním
- Nízkoteplotní procesy umožňují povlakovat hliníkové slitiny a tepelně citlivé substráty
Omezení a rizika
- Většina klasických DLC není vysokoteplotním povlakem — hydrogenované DLC degraduje již při několika stovkách °C; při teplotě řezné hrany 800–1 000 °C je vhodnější TiAlN, AlCrN nebo oxidická keramika
- Odlupování při vysokém vnitřním napětí, praskání na měkkém podkladu, nedostatečná adheze, lokální defekty na kontaminovaném povrchu
- Nevhodné tribologické chování při nesprávném protikusu, mazivu, vlhkosti nebo teplotě — DLC je třeba navrhovat jako celý tribosystém (povlak – protikus – mazivo – tlak – teplota – prostředí)
Kontrola kvality
- Tvrdost a modul nanoindentací podle ISO 14577
- Adheze měřená scratch testem podle ISO 20502 / ASTM C1624
- Tribologické zkoušky v reálné dvojici (protikus, mazivo, prostředí)
Únosnost podkladu a mezivrstvy
Tvrdý povlak funguje pouze tehdy, když jej substrát mechanicky podepře. Měkký hliník se při vysokém kontaktním tlaku deformuje a DLC poté praskne. Proto se používají adhezní mezivrstvy, duplexní úpravy nebo předchozí zpevnění podkladu — časté jsou mezivrstvy Cr, CrN nebo WC/C, které vyrovnávají rozdíl mezi kovovým substrátem a uhlíkovou vrstvou.
Související normy
- ISO 14577-1:2026 — instrumentovaná indentační zkouška tvrdosti
- ISO 20502 — adheze keramických povlaků scratch testem
- ASTM C1624-22 — zahrnuje i DLC povlaky (PVD i CVD)