Timantin kaltaiset pinnoitteet
Kulumiskestävien ohutkalvojen ja pinnoitteiden saralla DLC-pinnoitteet, joita kutsutaan myös Diamond-Like Coating -pinnoitteiksi (timantin kaltainen pinnoite), ovat nousseet ihanteelliseksi ratkaisuksi vaativissa tribologisissa haasteissa.
DLC:tä käytetään erityisesti silloin, kun komponentit ovat alttiina suurille kuormituksille, äärimmäiselle kitkalle tai kosketuksissa muiden osien kanssa. Tällaisissa ympäristöissä ainoastaan DLC-pinnoitteen korkea kovuus ja alhainen kitkakerroin voivat estää osia syöpymästä, naarmuuntumasta, jumittumasta ja lopulta pettämästä kokonaan.
DLC-pinnoitteet soveltuvat useisiin eri käyttökohteisiin. Niiden hyvän kulumissuojan vuoksi ne ovat ratkaisevan tärkeitä ruiskutusjärjestelmissä, venttiilisarjoissa ja kaikkialla muualla, missä kiinnileikkaus ja kylmähitsaus on estettävä.
Monet pitävät DLC-pinnoitteita vedyllisinä amorfisina hiilipinnoitteina (a-C:H), mutta tämä on väärinkäsitys. DLC-pinnoitteet voidaan suunnitella vetypitoisuudesta riippuen (vedyllinen tai vedytön), valitsemalla tarkkaan metalliseoksen ja ei-metalliset seostuselementit sekä määrittelemällä pinnoitteen alikerrokset ja valmistusmenetelmät.
Näitä tekijöitä voidaan yhdessä hallita tarkasti luomaan laaja valikoima ohuita DLC-pinnoitteita (yleensä 1–5 μm), joiden kovuus on 8–80 GPa tai enemmän (timantti on tunnetusti kovin materiaali 70–150 GPa). Lisäksi haluttua kitkakerrointa, pintakäsittelyä ja levityslämpötilaa voidaan myös muokata.
Laajan valikoiman mukautettavissa olevia ominaisuuksia hyödyntäen DLC-pinnoitteet voivat olla merkittävässä roolissa komponenttien suunnittelussa jo suunnitteluprosessin varhaisista vaiheista lähtien.
Hydratut amorfiset hiilikalvot
Tunnetuin DLC-pinnoitetyyppi, hydratut amorfiset hiilikalvot (a-C:H), valmistetaan yleensä plasma-avustetulla kemiallisella kaasufaasipinnoitusmenetelmällä, jota kutsutaan PACVD:ksi (engl. plasma-assisted chemical vapor deposition).
Tämä pinnoitusmenetelmä aiheuttaa kemiallisen reaktion plasman kiihdytyksen ja ionisaation seurauksena, mikä tuottaa pinnoitteen kovuuden noin 15–30 GPa, sijoittuen siten alhaisemmalle asteikolla verrattuna muihin DLC-pinnoituksiin.
Kuitenkin hydrattua amorfista hiilikalvoa voidaan muokata edelleen myös "douppaamalla", eli lisäämällä muita elementtejä muuttaakseen sen ominaisuuksia. Esimerkiksi piitä, happea tai metalleja voidaan käyttää haluttujen tulosten saavuttamiseksi.
Vedyttömät amorfiset hiilikalvot
Vaihtoehto hydrattuun amorfiseen DLC:hen on vedytön DLC-pinnoite, joka tarjoaa vielä korkeamman kovuuden sekä erittäin alhaisen kitkatason.
Näitä pinnoitteita voidaan käyttää erittäin vaativissa sovelluksissa, kuten liukupintojen ominaisuuksien parantamiseen ja kulumisen vähentämiseen, mukaan lukien kilpa-autojen moottoreiden osat. Muita esimerkkejä ovat polttoaineen ruiskutusjärjestelmä, männät, nokka-akselit ja venttiilit, joissa komponentit ovat kosketuksissa muiden osien kanssa ja joissa esiintyy korkeita liukunopeuksia.
Lisäksi pinnoite soveltuu erinomaisesti käytettäväksi hydrauliikkapumpun osissa, mekaanisissa tiivisteissä ja korkeapaineventtiilien komponenteissa.
Useimmat vedettömät amorfiset hiilikalvot valmistetaan fysikaalisella kaasufaasipinnoitusmenetelmällä (engl. Physical Vapor Deposition, PVD) katodikaaripinnoitusprosessissa, mikä tuottaa tetraedrisesti sidottua vedytöntä amorfiista hiiltä, tai ta-C:ta. Korkealla tetraedrisen sidoksen tasolla (pääosin 50–60%) saavutetaan merkittävästi parempi kulumiskestävyys verrattuna vaihtoehtoisiin a-C:H-pinnoitteisiin.
