[發(fā)明專利]一種在基材表面制備DLC薄膜的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410587946.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN104278246A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慕勤;孫薇薇;吳明忠;馬臣;吳俊杰;張德秋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佳木斯大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/35
• 分類號(hào): C23C14/35;C23C14/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種DLC薄膜材料的制備方法，屬于真空表面處理和材料表面保護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著石化產(chǎn)業(yè)的興起，塑料制品越來越多的出現(xiàn)在人們的日常生活中，而工業(yè)上對(duì)塑料模具的要求也越來越高。塑料模具材料范圍很廣，如硬質(zhì)合金、模具鋼，但是對(duì)性能要嚴(yán)格，如耐蝕性、耐沖擊性以及出色的防粘模性能，在實(shí)際生產(chǎn)中模具成本占塑料制品成本中比較大的比例，所以制造延長(zhǎng)模具的使用壽命具有非常重要的經(jīng)濟(jì)意義。目前采用鍍膜的模具是一種延長(zhǎng)模具使用壽命的非常有效的方法。

DLC薄膜具有硬度高、摩擦磨損性能優(yōu)越、化學(xué)性能穩(wěn)定以及生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)而具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，在塑料模具中應(yīng)用DLC薄膜可以有效地提高模具的使用壽命。但是純DLC薄膜表現(xiàn)出來的較大的殘余應(yīng)力、較低的抗氧化性能以及較高的表面能在一定程度上限制了DLC薄膜的應(yīng)用，無氫DLC的殘余應(yīng)力問題尤為突出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是要解決現(xiàn)有方法制備的純DLC薄膜具有較大的殘余應(yīng)力，且表面能高、表現(xiàn)出親水性的問題，而提供一種在基材表面制備DLC薄膜的方法。

一種在基材表面制備DLC薄膜的方法，具體是按以下步驟完成的：

一、表面處理：先對(duì)基材進(jìn)行砂紙逐級(jí)打磨并拋光處理，然后超聲波清洗，得到清洗好的基材；

二、離子刻蝕清洗：現(xiàn)有利用Ar離子對(duì)基材進(jìn)行離子刻蝕清洗，再利用金屬離子對(duì)基材進(jìn)行離子刻蝕清洗，得到離子刻蝕清洗后基材；

三、制備金屬過渡層和金屬氮化物過渡層：先利用磁控濺射方法在離子刻蝕清洗后基材表面制備金屬過渡層，得到金屬過渡層-基材，然后利用磁控濺射方法在金屬過渡層-基材的金屬過渡層上制備金屬氮化物過渡層，得到金屬氮化物過渡層-金屬過渡層-基材；

四、制備DLC應(yīng)力釋放層：利用高功率磁控濺射方法在金屬氮化物過渡層-金屬過渡層-基材的金屬氮化物過渡層上制備DLC應(yīng)力釋放層，得到DLC應(yīng)力釋放層-金屬氮化物過渡層-金屬過渡層-基材；

五、制備DLC疏水層：利用高功率磁控濺射方法在DLC應(yīng)力釋放層-金屬氮化物過渡層-金屬過渡層-基材的DLC應(yīng)力釋放層上制備DLC疏水層，得到DLC疏水層-DLC應(yīng)力釋放層-金屬氮化物過渡層-金屬過渡層-基材，即完成在基材表面制備DLC薄膜；步驟五得到的DLC薄膜從下至上依次由金屬過渡層、金屬氮化物過渡層、DLC應(yīng)力釋放層和DLC疏水層。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：：一、本發(fā)明是采用高功率磁控濺射沉積技術(shù)制備DLC薄膜，通過使用BGS6341型電子薄膜應(yīng)力分布測(cè)試儀，采用基片曲率的方法測(cè)量DLC薄膜的應(yīng)力，結(jié)果表明本發(fā)明制備的DLC薄膜的應(yīng)力為-0.981GPa，低于純DLC薄膜的應(yīng)力，因此本發(fā)明制備的DLC薄膜具有低應(yīng)力性能；二、通過JC2000C3型靜滴接觸角/表面張力測(cè)量?jī)x測(cè)量薄膜的接觸角，結(jié)果表明本發(fā)明制備的DLC的水接觸角為102.3o，大于90o，因此本發(fā)明制備的DLC薄膜具有疏水性；三、本發(fā)明DLC薄膜中的金屬(非金屬)和金屬(非金屬)氧化物的摻雜濃度可以分別通過靶功率控制調(diào)制；四、本發(fā)明具有安全、無污染等特點(diǎn)，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，為綠色環(huán)保表面處理技術(shù)。

附圖說明

圖1為具體實(shí)施方式一制備的DLC薄膜結(jié)構(gòu)示意圖，1表示基材，2表示金屬過渡層，3表示金屬氮化物過渡層，4表示DLC應(yīng)力釋放層，5表示DLC疏水層。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式是一種在基材表面制備DLC薄膜的方法，具體是按以下步驟完成的：

一、表面處理：先對(duì)基材進(jìn)行砂紙逐級(jí)打磨并拋光處理，然后超聲波清洗，得到清洗好的基材；

二、離子刻蝕清洗：現(xiàn)有利用Ar離子對(duì)基材進(jìn)行離子刻蝕清洗，再利用金屬離子對(duì)基材進(jìn)行離子刻蝕清洗，得到離子刻蝕清洗后基材；

三、制備金屬過渡層和金屬氮化物過渡層：先利用磁控濺射方法在離子刻蝕清洗后基材表面制備金屬過渡層，得到金屬過渡層-基材，然后利用磁控濺射方法在金屬過渡層-基材的金屬過渡層上制備金屬氮化物過渡層，得到金屬氮化物過渡層-金屬過渡層-基材；

四、制備DLC應(yīng)力釋放層：利用高功率磁控濺射方法在金屬氮化物過渡層-金屬過渡層-基材的金屬氮化物過渡層上制備DLC應(yīng)力釋放層，得到DLC應(yīng)力釋放層-金屬氮化物過渡層-金屬過渡層-基材；