[發明專利]導電,抗腐蝕,耐磨損,高硬度類金剛石涂層的制備方法

在審

• 申請號: 201610278839.0
• 申請日: 2016-05-03
• 公開（公告）號: CN107338414A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 白春陽;王俊波;任睦琳
• 申請（專利權）人: 大連金泰表面工程科技有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06;C23C14/14
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技術領域

本發明屬于薄膜材料技術領域，涉及一種集導電，抗腐蝕，耐磨損，高硬度性能于一體的碳基薄膜的制備方法。

背景技術

材料腐蝕是指材料受環境作用而發生破壞或變質從而失去原有功能的現象。腐蝕遍及各行各業，其中電解腐蝕尤為嚴重，且不可避免，且防腐蝕成本較大，資源浪費嚴重，工件使用壽命嚴重縮短。類金剛石薄膜主要由金剛石結構的sp3碳原子和石墨結構的sp 2碳原子相互混雜而組成，具有耐腐蝕、耐磨損、高硬度性和化學穩定性好等眾多優良的性能，幾乎不溶于任何酸、堿和有機溶液。可以有效阻擋氧氣和溶液的滲透，從而保護基材。但薄膜自身存在性能缺陷，此碳基薄膜電阻很大，不導電，在許多行業使用存在限制。金屬元素易導電，其中Ti金屬在薄膜領域已被普遍運用，若Ti薄膜與碳基薄膜相結合,可以有效的彌補類金剛石的缺陷,那么獲得集導電，抗腐蝕，耐磨損，高硬度性等眾多優良性能于一體的防護薄膜。

離子源作為發生器，離化碳氫氣體分子。具有離化率高，成膜速率快，成本低。離化的碳氫離子在負偏壓的作用下，會在基材上形成類金剛石薄膜。磁控靶做Ti金屬的發生器形成的薄膜更細膩，具有納米級，與碳氫離子更易結合，進而可以增加類金剛石涂層的導電性。

發明內容

本發明的目的是提供導電，抗腐蝕，耐磨損，高硬度碳基薄膜的制備方法。

實現本發明目的技術解決方案是：一種導電,抗腐蝕,耐磨損,高硬度碳基薄膜的制備方法，用K型加熱器對轉架懸掛基材進行加熱，磁控靶做發生器沉積一定厚度的鈦過渡層，接著同時啟動離子源，制備碳基薄膜,其中摻雜鈦，具體步驟如下；

第一步：基材表面清洗；

第二步：基材被裝到真空設備轉架上；

第三步：真空設備被抽真空并加熱；

第四步：離子源對基材表面清洗和活化；

第五步：在基材表面沉積鈦金屬過渡層；

第六步：在鈦金屬過渡層上沉積摻雜鈦金屬類金剛石薄膜；

第七步：對成膜后的基材進行冷卻。

本發明的優點如下：

(1) 選用磁控靶設備，液滴數量很大程度的減少了，薄膜的質量和性能得到很大程度的提升；

(2) 用離子源進行碳基薄膜的制作，膜層中無大顆粒，溫度容易控制，更易實現納米級涂層；

(3) 制備的薄膜具有眾多優良性能，如導電，抗腐蝕，,耐磨損，,高硬度，導電等性能，滿足半導體，手機，化工電解，電火花加工等眾多行業的應用需求。

附圖說明

附圖1 是實施實例1 制備薄膜,不同占空比對電阻的影響；

附圖2 是實施實例1 制備薄膜,不同占空比對抗腐蝕能力的影響；

附圖3 是實施實例2 制備薄膜,不同磁控靶電流對薄膜電阻的影響；

附圖4 是實施實例2 制備薄膜,不同磁控靶電流對抗腐蝕性能的影響。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

實施實例1；

第一步：基材依次在特殊溶液中超聲處理清洗20min，最后經去離子水，酒精，吹風機加熱烘干保存；

第二步：基材被裝到真空設備轉架上，調節轉速至2.5r/min；

第三步：關閉真空設備門，抽真空；待真空室壓力達到5x10-2Pa，開加熱器加熱；

第四步：待真空室壓力達到1X10-3Pa，溫度為50-100度，通入氬氣，離子源離化惰性氣體，對基材表面進行離子清洗和活化，離子源電流為10-20A；

第五步：關閉離子源，開啟偏壓300V，占空比為20%，開磁控靶，磁控靶電流為2-80A，鈦過渡層厚200-300nm；

第六步：打開離子源，離子源電流30-40A，通入乙炔氣體，碳氫氣體離化后，涂在基材表面，類金剛石摻雜鈦薄膜的厚度為1-2μm；

第七步：關閉偏壓，離子源，磁控靶，通入惰性氣體，直到溫度降到40度，進行開門取基材；

第八步：重復第一步，第二步，第三步，第四步，第六步，第七步，第五步占空比分別設為50%，80%；

由圖1，圖2可知，不同占空比制備的薄膜導電性及抗腐蝕均不同，選擇占空比20%時效果最好。

實施實例2

第一步：基材依次在特殊溶液中超聲處理清洗20min，最后經去離子水，酒精，吹風機加熱烘干保存；

第二步：基材被裝到真空設備轉架上，調節轉速至2.5r/min；

第三步：關閉真空設備門，抽真空，待真空室壓力5x10-2Pa，開加熱器加熱；