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類鑽碳膜(DLC)是什麼?
活塞環最佳表面處理,高硬度低摩擦

BLOG · 發佈於 2024-07-17

類鑽碳膜(DLC,黑鑽膜)是接近鑽石結構的非晶質碳鍍層。面對歐盟環保法規對傳統電鍍的限制,泰茂以類鑽碳膜技術突圍——硬度超過 2500 Hv、摩擦係數低於 0.04、耐腐蝕、耐磨且高導熱,並以美、台兩項專利領先全球。

類鑽碳膜(DLC,Diamond-Like Carbon,泰茂品牌名「黑鑽膜」)是一種接近鑽石結構的非晶質碳鍍層。隨著歐盟環保法規日趨嚴格,傳統六價鉻電鍍逐漸受限,泰茂以類鑽碳膜技術突圍,為活塞環帶來高硬度、低摩擦、耐腐蝕、耐磨且高導熱的環保表面處理方案,並以美、台兩項專利領先全球。

類鑽碳膜(DLC)是什麼?

類鑽碳膜(Diamond-Like Carbon,簡稱 DLC)是一種主要由碳元素組成、同時具有鑽石(sp³)與石墨(sp²)鍵結的非晶質碳材料,透過物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)等方法在活塞環基材表面成膜。因為結構接近鑽石,它同時擁有極高的硬度與極低的摩擦係數,是目前活塞環最先進的表面處理技術之一。

類鑽碳膜的五大特性

1. 高硬度:泰茂的類鑽碳膜經維氏硬度測試,硬度(Hv0.05)超過 2500,遠高於一般電鍍材料,大幅增強耐磨性能。

2. 低摩擦係數:傳統電鍍塗層的摩擦係數約 0.3~0.4,而類鑽碳膜可將摩擦係數降至 0.04 以下,在高負荷、高速運轉下顯著降低摩擦損耗、提升燃油效率。

3. 耐腐蝕:類鑽碳膜化學穩定性優異,能有效抵抗各種腐蝕性介質,保護零件免受損害。

4. 高耐磨:憑藉卓越的硬度與抗磨損性能,顯著延長活塞環與引擎的使用壽命。

5. 高導熱:類鑽碳膜導熱性佳,能快速把活塞產生的高熱傳導至汽缸壁,提升熱能利用率。

硬度 Hv(越高越耐磨)傳統電鍍約 800–1000黑鑽膜 DLC>2500摩擦係數(越低越省油)傳統電鍍0.3–0.4黑鑽膜 DLC<0.04

為什麼類鑽碳膜能取代傳統電鍍?

隨著歐盟等環保法規對六價鉻等電鍍製程的限制日益嚴格,業界積極尋找更環保、可持續的替代方案。類鑽碳膜(DLC)不含有害重金屬、製程更環保,且在硬度、摩擦、耐蝕、導熱各方面全面超越傳統電鍍,成為高性能活塞環的理想選擇。

DLC 和 PVD 有什麼不同?

這是最常被問到的問題。嚴格說,兩者不是同一個層次的東西——PVD(物理氣相沉積)是一種鍍膜製程,而類鑽碳膜是一種膜層材料,類鑽碳膜本身也可以用 PVD 製程沉積。但在活塞環業界,「PVD 環」通常特指以 CrN(鉻氮)為主的氮化物鍍層,那才是實際被拿來比較的對象。以下用 CrN 代表 PVD 鍍層:

項目PVD(CrN 鉻氮)Black Diamond 類鑽碳膜
硬度 (Hv 0.05)1750>2500
摩擦係數(對鋼)0.5<0.04
膜厚1–4 μm1–4 μm
最高使用溫度700°C500°C
顏色銀色黑色
鍵結性++++++

唯一由 CrN 勝出的是耐溫:700°C 對 500°C。若應用環境長時間處於高溫,CrN 仍是合適選擇;在一般引擎工況下,類鑽碳膜的低摩擦與高鍵結性帶來的效益更為明顯。

泰茂的類鑽碳膜專利

泰茂在類鑽碳膜(黑鑽膜)領域擁有深厚的研究基礎,並以美國專利號 US 9057442B2 與台灣專利號 M300746 領先全球。專利技術涵蓋類鑽碳膜的製備方法與膜層性能調控,讓泰茂能提供高性能、高可靠度的類鑽碳膜活塞環與表面處理服務,同時兼顧環保責任。

泰茂類鑽碳膜 DLC 美國專利證書
美國專利 US 9057442B2
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