[實用新型]含金屬摻雜的類金剛石厚膜

有效

• 申請號: 201320606186.6
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN203546141U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 錢濤;趙德民;樂務時
• 申請（專利權）人: 星弧涂層新材料科技（蘇州）股份有限公司
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陸明耀;陳忠輝

技術領域

本實用新型涉及一種具有納米結構的含金屬摻雜的類金剛石厚膜，屬于新材料技術領域。

背景技術

近年來，各種涂層技術不斷發展，為工業制造及人們的日常生活帶來許多進步和便利。依托涂層技術，可以使產品或零部件獲得更好的表面性能，從而彌補材料本身所不具有的某些特性。類金剛石膜(Diamond-like?Carbon)，或簡稱DLC膜層，是含有金剛石結構（sp3鍵）和石墨結構（sp2鍵）的亞穩非晶態物質。

由于DLC膜層具有高硬度、高耐磨性、低摩擦系數、高熱導率、高電阻率、化學惰性等與金剛石膜相類似的優異性能，所以近年來DLC膜層一直是薄膜技術領域的研究熱點之一，也因其在摩擦學上具有硬度高、摩擦系數低的特點，所以被廣泛應用于各種工具、零件之中。

但是，由于DLC膜層的內應力較高，所以它的涂層厚度不高（4微米以下），并且由于其與基材之間的結合力較差，很大程度上制約了其應用。由于DLC的內應力較大，厚度為10?μm的單層的純DLC膜層幾乎沒有結合力，所以沒有任何應用價值。

因此，為克服現有技術的缺陷，減小DLC膜層的內應力，增強基材之間的結合力，迫切需要一種新的膜層制備工藝。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型提出了一種具有納米結構的含金屬摻雜的類金剛石厚膜，充分緩解DLC膜層本身的內應力，同時也有效地增加了涂層與基材之間的結合力。

本實用新型的實用新型目的通過以下技術方案實現：一種含金屬摻雜的類金剛石厚膜，包含基材、結合層、摻雜層和功能層，所述摻雜層和功能層結合形成一復合層，所述基材的上表面設有結合層，所述結合層的上表面設有依次疊加的復合層且所述摻雜層和功能層間隔設置，所述結合層與復合層中的摻雜層結合，所述類金剛石厚膜的厚度大于4μm。

優選的，所述類金剛石厚膜的厚度大于10μm，并具有100N以上的劃痕結合力。

優選的，所述基材為合金鋼片、Si片、陶瓷片中的一種。

優選的，所述結合層為Cr、Ti、Ni、Si中的一種，所述結合層的厚度為200~300nm。

優選的，所述摻雜層中摻雜的金屬為W、Ti、Cr中的一種或多種，所述摻雜層的厚度為80~120nm。

優選的，所述功能層為DLC膜層，其厚度為450~550nm。

優選的，所述功能層的厚度大于所述摻雜層的厚度。

本實用新型的有益效果主要體現在：在純DLC膜層中摻雜數層納米級含金屬類金剛石（例如：含鎢類金剛石DLC-W）結構，充分緩解DLC膜層本身的內應力，同時也有效地增加了膜層與基材之間的結合力，使膜層厚度可超過10μm，并具有100N以上的劃痕結合力。

附圖說明

圖1：本實用新型含金屬摻雜的類金剛石厚膜的結構示意圖。

具體實施方式

以下通過典型實施例，對本實用新型進一步說明，但本實用新型并不局限于所述實施例。

如圖1所示，本實用新型的含金屬摻雜的類金剛石厚膜，包含基材1、結合層2、摻雜層3和功能層4，所述摻雜層3和功能層4結合形成一復合層，所述基材1的上表面設有結合層2，所述結合層2的上表面設有依次疊加的復合層且所述摻雜層3和功能層4間隔設置，所述結合層2與復合層中的摻雜層3結合?；?選自合金鋼片、Si片、陶瓷片中的一種，結合層2為Cr、Ti、Ni、Si中的一種，所述結合層2的厚度為200~300nm。摻雜層3中摻雜的金屬為W、Ti、Cr中的一種或多種，所述摻雜層3的厚度為80~120nm。功能層4為DLC膜層，其厚度為450~550nm。

由于金屬有很好的塑形，因此可選作為提高DLC膜層的結合力的摻雜物。摻雜層如果采用其它金屬，如Ti，Cr，由于摻雜層形成TiC或CrC這兩種材料，其本身硬度很高同時脆性也很大，加之它們與DLC之間的結合欠佳，所以導致最終涂層的結合力變差，可能會無法正常使用。因此，本實用新型中的優選實施例一采用W作為摻雜層的摻雜金屬。

實施例一：

S1）將基材固定于真空鍍膜室中，對真空鍍膜室抽氣，使之達到5.0×10^-3Pa以上的真空度；