CN114196915B - 一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层及其制法和应用 - Google Patents

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Abstract

一种WC‑Ni‑DLC纳米复合涂层及其制法和应用，属于硬质合金复合涂层技术领域，WC‑Ni‑DLC纳米复合涂层由阴极电弧离子镀结合阳极层离子源复合制备而成，其包括的成分及各个成分的原子百分比为：W：35～40at％，Ni：4～6at％，C：35～40at％，DLC：14～26at％。制备的WC‑Ni‑DLC纳米复合涂层厚度可达30～60微米，其厚度显著优于常规氮化物和碳化物硬质涂层，在室温‑500℃范围内的摩擦系数为0.11～0.25，且在此温度范围内能够始终保持较低的摩擦系数和优良的抗磨损性能，可广泛应用于刀具等机械加工行业，对推动绿色加工行业的发展和节能降耗，具有重要的实际意义。

Description

一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层及其制法和应用
技术领域
本发明属于硬质合金复合涂层技术领域，具体涉及一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层及其制法和应用。
背景技术
我国现在已成为能源消耗大国，摩擦磨损是造成高能耗的一个主要原因。目前我国每年全国消耗在摩擦磨损方面的资金高达千亿元，其中，润滑是减少摩擦磨损、降低能耗的最为有效的措施之一。
20世纪60年代问世的硬质涂层技术使刀具材料出现了一次重大变革。近10年来，硬质涂层技术受到了越来越多的关注和研究，其中，最典型的两类涂层是以TiAlN、TiAlC等涂层为基础的超硬涂层(硬度大于40GPa)和类金刚石(DLC)涂层。目前，TiAlN、TiAlC涂层由于具有高硬度和良好的抗高温氧化性能，被广泛应用于机械加工行业。以TiAlN、TiAlC涂层为基础的超硬涂层，如TiAlSiN涂层，虽然其硬度高，但是其内应力大、摩擦系数大(室温摩擦系数通常大于0.7，中高温时有时会大于1.2)、韧性差，其厚度一般只是1～5微米，DLC涂层由于具有高的硬度和极小的摩擦系数，广泛应用于低速机械加工领域，但由于类金刚石涂层本身脆性大，其厚度通常在1～2微米。
近几十年来，以WC-Co、WC-Ni为主要成分的硬质合金刀具，在加工领域被广泛采用，其硬度较高，可达12～20GPa，但是其摩擦系数较高，通常在0.5以上，制作成本也较高，使用寿命短，在绿色加工领域亟需换代升级，目前已经逐步被硬质涂层刀具所代替。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层及其制法和应用，该WC-Ni-DLC纳米复合涂层硬度高，摩擦系数小，厚度大，具有良好的润滑效果，且寿命显著优于常规硬质合金刀具。
本发明一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层，包括的成分及各个成分的原子百分比为：W：35～40at％，Ni：4～6at％，C：35～40at％，DLC：14～26at％。
所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层，厚度可达30～60微米。
所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层，硬度为22～26GPa，在室温～500℃范围内的摩擦系数为0.11～0.25，透射电镜观察表明，该WC-Ni-DLC纳米复合涂层中WC相的晶粒尺寸范围为50～150nm，金属Ni相的晶粒尺寸为10～50nm，DLC呈颗粒状分布于Ni相和WC相中间，尺寸在20～50nm范围内。
该WC-Ni-DLC纳米复合涂层与基膜结合性能好，划痕法实验表明，该WC-Ni-DLC纳米复合涂层在30-60微米厚度时，发生剥落或开裂的临界载荷大于60N，与常规4～5微米的TiAlN涂层的结合性能相当。
本发明的一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，是采用阴极电弧离子镀和阳极层离子源技术相结合制得。
在制备过程中，真空室的温度为460～470℃，开始镀膜，以WNi合金为阴极电弧离子镀靶材，所述的WNi合金采用合金成分及各个成分的原子百分含量为：W：88～92at％，Ni：8～12at％；
阴极电弧离子镀的靶材的电流为70～80A；
阳极层离子源的功率为1.5～2.5KW，电压为800～1000V。
所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：准备
以WNi合金为阴极电弧离子镀靶材，阴极电弧离子镀靶材的靶面和阳极层离子源靶材的靶面法向线重合，阴极电弧离子镀靶材的靶面和阳极层离子源靶材的靶面之间的间距为450～500mm；
WNi合金采用合金成分及各个成分的原子百分含量为：W：88～92at％，Ni：8～12at％；
将阴极电弧离子镀靶材和阳极层离子源靶材设置在真空室中，且靶面法向线和真空室中心线在同一平面内切垂直；
将镀膜基材样品设置在真空室中的试样架中；
当真空室压强≤6×10-3Pa时，开始加热，当真空室压强小于2×10-3Pa，真空室温度保持在460～470℃，开始镀膜；
S2：镀膜
向真空室内通入Ar，使得真空室压强为0.1～0.2Pa，镀膜基材样品公转，开启阳极层离子源，设置功率为3.5～4KW，电压为1200～1500V，时间为10～20min；调整阳极层离子源的功率为1.5～2.5KW，电压为800～1000V，持续通入Ar，开启偏压电源，负偏压值范围为400～600V；
开启阴极电弧离子镀电源，调节阴极电弧离子镀靶材的电流至70～80A，沉积得到WNi合金层，所沉积的WNi合金层厚度1～2微米，时间5～10min；
S3：通入乙炔反应
向真空室内通入乙炔，至真空室内总压强为0.5～0.6Pa，沉积150～300min，得到沉积在镀膜基材样品上的WC-Ni-DLC纳米复合涂层。
所述的S1中，阴极电弧离子镀的靶材的靶面直径优选为100mm。
所述的S1中，阳极层离子源的靶面优选为圆形，其直径优选为150mm。
所述的S2中，镀膜基材样品公转的速率为10～15r/min，同时，更优选为镀膜基材样品自转，自转速率为30～40r/min。
本发明通过调节阴极电弧离子镀靶材的电流大小和阳极层离子源的功率及电压范围、负偏压值的大小、沉积时间等参数，制备WC-Ni-DLC纳米复合涂层，该WC-Ni-DLC纳米复合涂层经过XPS检测，定量测量不同价态的碳元素和金属元素的含量，确定其成分范围如下：W：35～40at％，Ni:4～6at％，C:35～40at％，DLC：14～26at％。
本发明的WC-Ni-DLC纳米复合涂层的应用，为镀在硬质合金刀具上，如各种车刀、铣刀、钻头等，也可镀在碳素工具钢刀具上，替代常规的硬质合金等刀具，镀上WC-Ni-DLC纳米复合涂层的刀具可广泛应用于机械加工领域。
本发明的一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层及其制法和应用，其技术效果是：
WC-Ni-DLC纳米复合涂层沉积过程中，真空室温度保持在460～470℃，阳极层离子源功率在1.5～2.5KW，电压为800～1000V，可使阴极电弧离子镀WNi靶能够在70～80A稳定工作，而常规条件下，如真空室温度在200～300℃范围内，无阳极层离子源的情况下，由于金属W的熔点超过3000℃，使WNi靶能够稳定工作的电流范围在150～200A以上，且电流越大，镀层表面熔滴数量越多，膜层表面粗糙度越大，膜层质量越差，本发明显著降低了阴极电弧离子镀WNi靶的可以稳定工作的电流范围。
本发明利用阴极电弧离子镀技术和阳极层离子源技术制备了一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其中WC为承载相，以Ni为粘结相，以DLC为润滑组元和承载相；本发明WC-Ni-DLC纳米复合涂层的硬度可达22～26GPa，厚度可达30～60微米，远超过常规硬质氮化物、碳化物涂层的厚度，摩擦系数在室温～500℃范围内仅为0.11～0.25，在室温～500℃温度范围内能够始终保持较低的摩擦系数和优良的抗磨损性能，可广泛应用于刀具等机械加工行业，对推动绿色加工行业的发展并节能降耗，具有重要的实际意义。
附图说明
图1为本发明的一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层沉积过程示意图；
图中，1为阴极电弧离子镀的靶材，2为阳极层离子源靶材，3为镀膜基材样品，4为真空泵，5为热源。
图2为WC-Ni-DLC纳米复合涂层的微观结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细阐述：
以下实施例中，高纯Ar的质量纯度为99.999％，高纯乙炔的质量纯度为99.999％。
实施例1
以高速钢W6Mo5Cr4V2作为镀膜基材样品，在高速钢W6Mo5Cr4V2上制备WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其具体的制备工艺如下：
1)前处理：将高速钢W6Mo5Cr4V2钢板切割成20mm×20mm×3mm的样品，样品的中上部钻直径为3mm的通孔，样品经粗磨、细磨和抛光处理，使其表面粗糙度小于0.5微米；
2)采用阴极电弧离子镀技术结合阳极层离子源技术复合制备WC-Ni-DLC纳米复合涂层，沉积过程示意图见图1，具体工艺参数和技术条件如下：
S1：以靶面直径为100mm的W90Ni10合金为阴极电弧离子镀靶材1，圆形阳极层离子源靶材2的靶面直径为150mm，上述两个靶材的靶面法向线重合且通过圆柱形真空室的竖直中心线，两个靶材的靶面间距为450-500mm，装入多个镀膜基材样品3，镀膜基材样品在公转和自转过程中，距离两个靶面的最小距离均为100～110mm，采用真空泵4进行抽真空，当真空室压强低于6×10-3Pa时，采用热源5对真空室开始加热，镀膜前，真空室压强小于2×10- 3Pa，真空室温度保持在460～470℃之间。
S2：当真空室条件达到S1所述条件后，向真空室通入高纯Ar，使压强保持在0.1～0.12Pa之间，样品室内样品公转，公转速率为10r/min，保证镀膜均匀。
S3：开启阳极层离子源，功率为4KW，电压为1500V，时间为15min，去除镀膜基材样品表面的氧化物等杂质。
S4：调节阳极层离子源的功率至2.5KW，电压为1000V，保持持续通入Ar，开启偏压电源，负偏压值为600V；开启电弧离子镀电压，调节其靶电流至75A，沉积WNi合金层，时间5min；
S5：维持上述工艺参数不变，向真空室内通入高纯乙炔，至真空室的总压强为0.55-0.6Pa，沉积150min，得到WC-Ni-DLC纳米复合涂层。
3)经试验测试，WC-Ni-DLC纳米复合涂层的微观结构示意图见图2，实施例所获得的WC-Ni-DLC纳米复合涂层成分为W：35at％，Ni:4at％，C:35at％，DLC：26at％；硬度为26GPa；；厚度为30微米；划痕法实验表明，该WC-Ni-DLC纳米复合涂层发生剥落或开裂的临界载荷为75.6N，透射电镜观察表明，该WC-Ni-DLC纳米复合涂层中WC相的晶粒尺寸范围为80～120nm，金属Ni相的晶粒尺寸为10～50nm，DLC呈颗粒状分布于Ni相和WC相中间，尺寸在20～50nm范围内。
4)经摩擦磨损试验测试，实施例所获得的WC-Ni-DLC纳米复合涂层在球-面摩擦磨损条件下：载荷为5N，对磨付直径为6mm的Al2O3小球，转速226r/min，磨损半径5mm，在20℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃时，WC-Ni-DC纳米复合涂层的摩擦系数分别为0.11、0.12、0.15、0.16、0.19，0.21，磨损率仅为基材W6Mo5Cr4V2合金的14％～30％。
实施例2
以高速钢W6Mo5Cr4V2作为镀膜基材样品，在高速钢W6Mo5Cr4V2上制备WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其具体的制备工艺如下：
1)前处理：将高速钢W6Mo5Cr4V2钢板切割成20mm×20mm×3mm的样品，样品的中上部钻直径为3mm的通孔，样品经粗磨、细磨和抛光处理，使其表面粗糙度小于0.5微米；
2)采用阴极电弧离子镀技术结合阳极层离子源技术复合制备WC-Ni-DLC纳米复合涂层，具体工艺参数和技术条件如下：
S1：以靶面直径为100mm的W90Ni10合金为阴极电弧离子镀的靶材，圆形阳极层离子源靶材的靶面直径为150mm，上述两个靶材的靶面法向线重合且通过圆柱形真空室的竖直中心线，两个靶材的靶面间距为450～500mm，装入多个镀膜基材样品，镀膜基材样品在公转和自转过程中，距离两个靶面的最小距离均为100～110mm，当真空室压强低于6×10-3Pa时，真空室开始加热，镀膜前，真空室压强小于2×10-3Pa，真空室温度保持在460～470℃之间。
S2：当真空室条件达到S1所述条件后，向真空室通入高纯Ar，使压强保持在0.18～0.20Pa之间，样品室内样品公转，公转速率为10r/min，保证镀膜均匀。
S3：开启阳极层离子源，功率为3.5KW，电压为1200V，时间为20min，去除镀膜基材样品表面的氧化物等杂质。
S4：调节阳极层离子源的功率至1.5KW，电压为800V，保持持续通入Ar，开启偏压电源，负偏压为400V；开启电弧离子镀电压，调节其靶电流至70A，沉积WNi合金层，时间5min；
S5：维持上述工艺参数不变，向真空室内通入高纯乙炔，至真空室的总压强为0.50～0.55Pa，沉积300min，得到WC-Ni-DLC纳米复合涂层。
3)经试验测试，实施例所获得的WC-Ni-DLC纳米复合涂层成分为W：40at％，Ni:6at％，C:40at％，DLC：14at％；硬度为22GPa；厚度为59微米；划痕法实验表明，该WC-Ni-DLC纳米复合涂层发生剥落或开裂的临界载荷为61N，透射电镜观察表明，该WC-Ni-DLC纳米复合涂层中WC相的晶粒尺寸范围为50～100nm，金属Ni相的晶粒尺寸为10～50nm，DLC呈颗粒状分布于Ni相和WC相中间，尺寸在20～42nm范围内。
4)经摩擦磨损试验测试，实施例所获得的WC-Ni-DLC纳米复合涂层在球-面摩擦磨损条件下：载荷为5N，对磨付直径为6mm的Al2O3小球，转速226r/min，磨损半径5mm，在20℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃时，WC-Ni-DC纳米复合涂层的摩擦系数分别为0.11、0.12、0.17、0.19、0.22，0.24，磨损率约为基材W6Mo5Cr4V2合金的15％～36％。
实施例3
以T10碳素工具钢作为镀膜基材样品，在T10碳素工具钢上制备WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其具体的制备工艺如下：
1)前处理：将T10碳素工具钢板切割成20mm×20mm×3mm的样品，样品的中上部钻直径为3mm的通孔，样品经粗磨、细磨和抛光处理，使其表面粗糙度小于0.5微米；
2)采用阴极电弧离子镀技术结合阳极层离子源技术复合制备WC-Ni-DLC纳米复合涂层，具体工艺参数和技术条件如下：
S1：以靶面直径为100mm的W90Ni10合金为阴极电弧离子镀靶材，圆形阳极层离子源靶材的靶面直径为150mm，上述两个靶材的靶面法向线重合且通过圆柱形真空室的竖直中心线，两个靶材的靶面间距为450～500mm，装入多个镀膜基材样品，当真空室压强低于6×10-3Pa时，真空室开始加热，镀膜前，真空室压强小于2×10-3Pa，真空室温度保持在460～470℃之间。
S2：当真空室条件达到S1所述条件后，向真空室通入高纯Ar，使压强保持在0.18-0.20Pa之间，样品室内样品公转，保证镀膜均匀。
S3：开启阳极层离子源，功率为3.9KW，电压为1400V，时间为15min，去除镀膜基材样品表面的氧化物等杂质。
S4：调节阳极层离子源的功率至2.0KW，电压为900V，保持持续通入Ar，开启偏压电源，负偏压值为500V；开启电弧离子镀电压，调节其靶电流至80A，沉积WNi合金层，时间5min；
S5：维持上述工艺参数不变，向真空室内通入高纯乙炔，至真空室的总压强为0.50～0.55Pa，沉积200min，得到WC-Ni-DLC纳米复合涂层。
3)经试验测试，实施例所获得的WC-Ni-DLC纳米复合涂层成分为W：37at％，Ni:5at％，C:37at％，DLC：21at％；硬度为24GPa；厚度为41微米；划痕法实验表明，该涂层发生剥落或开裂的临界载荷为67N，透射电镜观察表明，该涂层中WC相的晶粒尺寸范围为100～150nm，金属Ni相的晶粒尺寸为10～50nm，DLC呈颗粒状分布于Ni相和WC相中间，尺寸在10～50nm范围内。
4)经摩擦磨损试验测试，实施例所获得的WC-Ni-DLC纳米复合涂层在球-面摩擦磨损条件下：载荷为5N，对磨付直径为6mm的Al2O3小球，转速226r/min，磨损半径5mm，在20℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃时时，WC-Ni-DC纳米复合涂层的摩擦系数分别为0.11、0.12、0.16、0.17、0.20，0.22，磨损率约为基材W6Mo5Cr4V2合金的15％～32％。
实施例4
以高速钢W6Mo5Cr4V2作为镀膜基材样品，在高速钢W6Mo5Cr4V2上制备WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其具体的制备工艺如下：
1)前处理：将高速钢W6Mo5Cr4V2钢板切割成20mm×20mm×3mm的样品，样品的中上部钻直径为3mm的通孔，样品经粗磨、细磨和抛光处理，使其表面粗糙度小于0.5微米；
2)采用阴极电弧离子镀技术结合阳极层离子源技术复合制备WC-Ni-DLC纳米复合涂层，具体工艺参数和技术条件如下：
S1：以靶面直径为100mm的W90Ni10合金为阴极电弧离子镀的靶材，圆形阳极层离子源靶材的靶面直径为150mm，上述两个靶材的靶面法向线重合且通过圆柱形真空室的竖直中心线，两个靶材的靶面间距为450～500mm，装入多个镀膜基材样品，当真空室压强低于6×10-3Pa时，真空室开始加热，镀膜前，真空室压强小于2×10-3Pa，真空室温度保持在460～470℃之间。
S2：当真空室条件达到S1所述条件后，向真空室通入高纯Ar，使压强保持在0.15～0.18Pa之间，样品室内样品公转，公转速率为10r/min，且样品在保持公转的基础上，还以30r/min的自转速率进行自转，保证镀膜均匀。
S3：开启阳极层离子源，功率为4KW，电压为1300V，时间为12min，去除镀膜基材样品表面的氧化物等杂质。
S4：调节阳极层离子源的功率至1.5KW，电压为80V，保持持续通入Ar，开启偏压电源，负偏压值范围为400V；开启电弧离子镀电压，调节其靶电流至70A，沉积WNi合金层，所沉积合金层厚度2微米，时间10min；
S5：维持上述工艺参数不变，向真空室内通入高纯乙炔，至真空室的总压强为0.5～0.52Pa，沉积200min，得到WC-Ni-DLC纳米复合涂层。
3)经试验测试，实施例所获得的WC-Ni-DLC纳米复合涂层成分为W：38at％，Ni:5at％，C:37at％，DLC：20at％；硬度为24GPa；厚度为40微米；划痕法实验表明，该WC-Ni-DLC纳米复合涂层发生剥落或开裂的临界载荷为65N，透射电镜观察表明，该WC-Ni-DLC纳米复合涂层中WC相的晶粒尺寸范围为100～120nm，金属Ni相的晶粒尺寸为10～50nm，DLC呈颗粒状分布于Ni相和WC相中间，尺寸在20～50nm范围内。
4)经摩擦磨损试验测试，实施例所获得的WC-Ni-DLC纳米复合涂层在球-面摩擦磨损条件下：载荷为5N，对磨付直径为6mm的Al2O3小球，转速226r/min，磨损半径5mm，在20℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃时，WC-Ni-DC纳米复合涂层的摩擦系数分别为0.12、0.16、0.18、0.20、0.21，0.24，磨损率仅为基材W6Mo5Cr4V2合金的16％～35％。
对比例1
一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，同实施例1，不同之处在于：
阴极电弧离子镀的靶材的电流为100A，则电流过大，则划痕法实验表明，该涂层发生剥落或开裂的临界载荷为51N，涂层的硬度为19GPa。
对比例2
一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，同实施例1，不同之处在于：
阳极层离子源的功率在S4步骤中为1KW，则功率偏小，XPS测试表明，涂层中的DLC含量仅有9at％，500℃时摩擦系数为0.33。
对比例3
一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，同实施例1，不同之处在于：
阳极层离子源的电压范围在S4步骤中为0.5～1.2KV，则电压范围偏小，XPS测试表明，涂层中的DLC含量仅有5-12at％，500℃时摩擦系数变大，为0.28～0.45。
对比例4
一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，同实施例1，不同之处在于：
负偏压值为100V，则偏压值偏小，划痕法实验表明，该涂层发生剥落或开裂的临界载荷为45N，涂层的硬度下降，为18GPa。
对比例5
一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，同实施例1，不同之处在于：
沉积时间为400min，则涂层厚度为78微米，划痕法实验表明，该涂层发生剥落或开裂的临界载荷下降，为51N。
对比例6
一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，同实施例1，不同之处在于：
在开始镀膜前，真空室的温度为200℃，则阴极电弧离子镀靶在70-80A范围内无法正常工作，不能镀膜。
对比例7
一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，同实施例1，不同之处在于：
采用的WNi合金采用合金成分及各个成分的原子百分含量为：W：50at％，Ni：50at％，则涂层的硬度显著降低，仅为9GPa。

Claims (5)

1.一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其特征在于，该WC-Ni-DLC纳米复合涂层包括的成分及各个成分的原子百分比为：W：35~40at%，Ni：4~6at%，C：35~40at%，DLC：14~26at%；
所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1：准备
以WNi合金为阴极电弧离子镀靶材，阴极电弧离子镀靶材的靶面法向线和阳极层离子源靶材的靶面法向线重合，阴极电弧离子镀靶材的靶面和阳极层离子源靶材的靶面之间的间距为450~500mm；
WNi合金采用合金成分及各个成分的原子百分含量为：W：88~92at%，Ni：8~12at%；
将阴极电弧离子镀靶材和阳极层离子源靶材设置在真空室中，且靶面法向线和真空室中心线在同一平面内且垂直；
将镀膜基材样品设置在真空室中的试样架中；
当真空室压强≤6×10-3Pa时，开始加热，当真空室压强小于2×10-3Pa，真空室温度保持在460~470℃，开始镀膜；
S2：镀膜
向真空室内通入Ar，使得真空室压强为0.1~0.2Pa，镀膜基材样品公转，开启阳极层离子源，设置功率为3.5~4kW，电压为1200~1500V，时间为10~20min；调整阳极层离子源的功率为1.5~2.5kW，电压为800~1000V，持续通入Ar，开启偏压电源，负偏压值范围为400~600V；
开启阴极电弧离子镀电源，调节阴极电弧离子镀靶材的电流至70~80A，沉积得到WNi合金层，所沉积的WNi合金层厚度1~2微米，时间5~10min；
S3：通入乙炔反应
向真空室内通入乙炔，至真空室内总压强为0.5~0.6Pa，沉积150~300min，得到沉积在镀膜基材样品上的WC-Ni-DLC纳米复合涂层；
所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层，厚度达30~60微米，硬度为22~26GPa，在室温~500℃范围内的摩擦系数为0.11~0.25；
所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层中WC相的晶粒尺寸为50~150nm，金属Ni相的晶粒尺寸为10~50nm，DLC呈颗粒状分布于Ni相和WC相中间，DLC颗粒的尺寸为20~50nm。
2.根据权利要求1所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其特征在于，所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层与基膜结合性能好，在WC-Ni-DLC纳米复合涂层30~60微米厚度时，发生剥落或开裂的临界载荷大于60N。
3.根据权利要求1所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其特征在于，所述制备方法的S1中，阴极电弧离子镀的靶材的靶面直径为100mm；阳极层离子源的靶面直径为150mm。
4.根据权利要求1所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其特征在于，所述制备方法的S2中，镀膜基材样品公转的速率为10~15r/min，自转速率为30~40r/min。
5.权利要求1~4任意一项所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层的应用，其特征在于，将WC-Ni-DLC纳米复合涂层镀在硬质合金刀具上或镀在碳素工具钢刀具上；
所述刀具为车刀、铣刀、钻头中的一种。
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