超(chao)硬(ying)涂(tu)(tu)層(ceng)材(cai)料(liao)(liao)(liao)通常(chang)由Ⅲ、Ⅳ和(he)Ⅴ主族元素構成的單質或共價(jia)鍵化合(he)物組成，目前能夠滿足這(zhe)個標(biao)準的材(cai)料(liao)(liao)(liao)有氮(dan)化碳、金剛(gang)石(shi)、類金剛(gang)石(shi)、立方氮(dan)化硼(peng)等(deng)。利用(yong)(yong)物理氣相沉積法(fa)或化學氣相沉積法(fa)將(jiang)這(zhe)些材(cai)料(liao)(liao)(liao)沉積到基體表面即可獲得超(chao)硬(ying)涂(tu)(tu)層(ceng)。這(zhe)種(zhong)涂(tu)(tu)層(ceng)不(bu)但具(ju)有與材(cai)料(liao)(liao)(liao)本身(shen)同樣的優良特性，且實用(yong)(yong)性較材(cai)料(liao)(liao)(liao)本身(shen)更強。

　　氮化碳涂層

　　Teter等采用共軛梯(ti)度法計算后(hou)認為(wei)，可能(neng)存在α-C3N4、β-C3N4、立方相c-C3N4、準(zhun)立方相p-C3N4以及類石(shi)墨(mo)相g-C3N4等五種結(jie)構。除(chu)石(shi)墨(mo)相外，其它四種結(jie)構的(de)硬度都(dou)接近(jin)或超過了金剛(gang)石(shi)的(de)硬度。除(chu)硬度高外，氮化(hua)碳還(huan)具有(you)高彈性、低摩擦因數、抗氧化(hua)、耐磨損、耐腐蝕等優勢(shi)，同時還(huan)有(you)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)禁帶寬度和較(jiao)(jiao)高的(de)折(zhe)射率等，其化(hua)學(xue)惰性和穩定性都(dou)優于金剛(gang)石(shi)。

　　金剛石涂層

　　金(jin)剛石(shi)是自然界中(zhong)已知的(de)硬度最(zui)高的(de)物質(zhi)，其具有低摩擦因數、高彈性模量(liang)、高導(dao)熱系數、高聲(sheng)傳(chuan)播速度、寬的(de)能帶隙和良好的(de)化(hua)學(xue)穩定性等，一(yi)般會采用(yong)化(hua)學(xue)氣相(xiang)沉積法制(zhi)備(bei)金(jin)剛石(shi)涂層，它具有與天然金(jin)剛石(shi)非(fei)常(chang)相(xiang)近的(de)物理和化(hua)學(xue)性能。目前，部(bu)分(fen)產品已進入產業化(hua)推廣(guang)階段(duan)，并形成了一(yi)定的(de)市場規模，應用(yong)領(ling)域(yu)非(fei)常(chang)多(duo)。

　　類金剛石涂層

　　類金(jin)剛(gang)(gang)石涂層(ceng)具(ju)有與金(jin)剛(gang)(gang)石涂層(ceng)非常相近(jin)的性(xing)能(neng)(neng)，即極(ji)高(gao)的硬(ying)度(du)、電(dian)阻率(lv)、導熱系數、電(dian)絕緣強度(du)、紅外(wai)透射(she)性(xing)以(yi)及(ji)光學折射(she)率(lv)等(deng)，同時具(ju)有良好的化學穩定性(xing)和生物相容性(xing)，在機(ji)械、電(dian)子、光學、聲學、計算機(ji)以(yi)及(ji)生物醫學等(deng)領(ling)域有著廣闊的應用前景。但受沉(chen)積方式和環境(jing)影響(xiang)，類金(jin)剛(gang)(gang)石涂層(ceng)中可(ke)能(neng)(neng)含有氫等(deng)雜(za)質，以(yi)及(ji)各(ge)種(zhong)C-H鍵。因此，不同的制(zhi)備方法和工藝條件對涂層(ceng)的性(xing)能(neng)(neng)，尤(you)其(qi)是(shi)硬(ying)度(du)的影響(xiang)很大。

　　立方氮化硼涂層

　　氮化(hua)硼是一種Ⅲ-Ⅴ族共價化(hua)合物，有(you)四種異構體，其(qi)中，立方氮化(hua)硼具(ju)(ju)有(you)與金(jin)(jin)剛石類似(si)的(de)結構，硬度僅次于金(jin)(jin)剛石，但其(qi)涂(tu)層具(ju)(ju)有(you)比金(jin)(jin)剛石更高的(de)熱(re)穩定性(xing)(xing)(xing)、化(hua)學穩定性(xing)(xing)(xing)和(he)抗(kang)氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)，還具(ju)(ju)有(you)良(liang)好的(de)透光性(xing)(xing)(xing)，因而廣泛應(ying)用于精密加(jia)工和(he)研(yan)磨鋼(gang)鐵等黑色金(jin)(jin)屬、光學窗口材料的(de)表面防護涂(tu)層。立方氮化(hua)硼是理(li)想的(de)刀具(ju)(ju)及各種機(ji)械耐磨部件的(de)耐磨涂(tu)層，其(qi)寬的(de)光帶(dai)間隙(xi)、高導熱(re)系數以及良(liang)好的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)也(ye)使得它在微電子領域具(ju)(ju)有(you)非常廣闊的(de)應(ying)用前景。

　　目前，超(chao)(chao)硬(ying)涂(tu)(tu)層(ceng)材料被廣泛(fan)用于儀表(biao)工(gong)(gong)程、核電裝備、半導體工(gong)(gong)業、航(hang)空航(hang)天(tian)制(zhi)造和(he)現代工(gong)(gong)業制(zhi)造等(deng)諸多(duo)領域。但(dan)要確(que)保涂(tu)(tu)層(ceng)實際使用的(de)(de)效果(guo)理想，除了(le)要對(dui)超(chao)(chao)硬(ying)涂(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)制(zhi)備及(ji)改性技術進行深(shen)入研(yan)究(jiu)外，還需要根據涂(tu)(tu)層(ceng)服役工(gong)(gong)況進行相關(guan)的(de)(de)性能研(yan)究(jiu)和(he)損傷監(jian)測(ce)，以避免因分層(ceng)、開裂、腐蝕、變色等(deng)導致涂(tu)(tu)層(ceng)完全(quan)失效。

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