ta-C DLC涂层和TaC碳化钽涂层的区别

ta-C是纯碳膜，DLC类金刚石涂层的一种。而TaC/TAC是碳化钽，金属碳化物的一种。两种是完全不同的材料。

01 什么是DLC ta-C涂层 #

DLC（DIAMOND-LIKE CARBON）类金刚石碳涂层，是一种SP3（金刚石结构）和SP2（石墨结构）或与氢、硅、氟和金属等元素杂化的人工材料。DLC是碳膜材料的统称，它各异化的性能，取决于结构键的比例和配位键元素的种类。ta-C薄膜是一种无定形sp3键 70%左右的 DLC结构，不含氢。

机械接触型自润滑应用，常规DLC解决方案是氢化非晶（a-C:H）碳膜，在不同工况限制（温度、负载、氧化气氛等）下，性能差异明显。

ta-C为无定形四面体碳膜，在保留DLC的独特性能后，可用于更恶劣的工况条件。如提升：

• 提高耐磨性
• 提高了对摩擦化学磨损的抵抗力
• 更广泛的压力/温度使用范围

但是，较高的应力导致ta-C涂层更薄；沉积膜厚需要抛光以降低表面粗糙度。

02 碳化钽涂层 #

大多数搜索引擎分不清ta-C和TaC。碳化钽（TaC）的硬度高（常温下莫氏硬度为9-10、熔点高（大约为3880℃）、杨氏模量高（283-550GPa）、导电性强（电导率25℃时为32.7-117.4μΩ·cm）、高温超导（10.5K）、抗化学腐烛及热震能力强、对氨分解及氢气分离有很高的催化活性。主要用途是硬质合金，电容器，电子器件、高温构件、化工设备和穿甲弹等。也用于碳基材料表面TaC保护涂层，可以有效增强其抗氧化、抗腐蚀、耐磨和力学性能等。

碳化钽铪合金指五碳化四钽铪化合物，是目前已知化合物中熔点最高的物质。

碳化钽的制备 #

碳化钽的制备：固相法、液相法和气相法，如烧结法、CVD法、凝胶（sol-gel）等。料浆烧结法难以制备复合涂层，涂层抗热震性能较差；CVD法制备的涂层成分可控，致密度最高，但沉积效率较低。

TaC的热膨胀系数（6.6×10^-6K^-1）与石墨、碳纤维、C/C复合材料等碳基材料存在一定的差异，导致单相TaC涂层易产生裂纹、脱落。为了进一步提高TaC涂层性能，研究人员研发了复合涂层体系、固溶强化涂层体系、梯度涂层体系等涂层体系。

03 耐高温不等于耐氧化 #

碳化钽等很多材料都拥有极高的熔点，但在空气中都会快速氧化。虽然钽及钽合金拥有优异的高温力学性能 ，但是其高温下抗氧化性能较差 ，金属钽在500℃以上便会发生加速氧化生成Ta2O5。 钽及钽合金的耐高温抗氧化保护主要有两种方法∶①表面涂层耐高温抗氧化保护 ②合金化耐高温抗氧化保护。

合金化法虽然能提升钽及钽合金的抗氧化性能 ，但对基体的其它性能会产生较大影响 ，尤其是对基体高温机械性能的影响较大。

表面涂层可以同时具有较低的氧气渗透能力、良好的化学与物理相容性和稳定性、低的挥发性、良好的热膨胀系数匹配性和结合能力、高温自愈合能力及不能影响钽合金基材原有的良好机械性能等优点 是解决钽合金高温力学性能与抗氧化性能问题的最佳方法。

• 许多贵金属如Ir、PL、Rh、HI等都具有高熔点特性 其中 金属Ir熔点高达2410℃因其高温氧渗透系数和氧扩散系数较低 所以具有优异的高温抗氧化性能 ，但其氧化物的蒸气压较高 为避免金属Ir直接暴露在高温大气环境中 需要在金属Ir外层添加其它成分涂层。
• MoSi、SiN;和SiC 等高温抗氧化陶瓷硅化物涂层因其具有良好的热稳定性（在1200℃时氧扩散系数为10-“g/（cm’s）2200℃时氧扩散系数为10-1g/（cm’s）而备受关注
• 复合涂层是硅化物陶瓷涂层与耐高温玻璃或高温氧化物（外层）结合使用的一种耐高温抗氧化涂层 ，它不仅可以在高温环境下工作 而且还具备涂层微裂纹自愈合能力。如：CVD-MoSi阻挡层、Ir-Si扩散层、SrZrO;（Al0;）耐蚀层。

其它详见：https://zhuanlan.zhihu.com/p/446428135