[發明專利]鍍膜基材以及離子束源沉積制備鍍膜基材的方法

在審

• 申請號: 201710029850.8
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN108315701A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 呂宜超;王琦;崔平生;何順卿;黃劍
• 申請（專利權）人: 中國南玻集團股份有限公司;深圳南玻應用技術有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;C23C14/06;C23C16/26;C23C28/04
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 徐春祺

本發明公開了一種離子束源沉積制備鍍膜基材的方法以及該方法制得的鍍膜基材，該方法包括如下步驟：提供基材；在基材表面形成介質層，介質層的材料為ZrO或SiO_xN_y；以碳原子數為1～12的碳氫化合物為氣體碳源，在介質層上沉積形成第一類金剛石碳層；在第一類金剛石碳層上繼續沉積形成第二類金剛石碳層；在第二類金剛石碳層上繼續沉積形成第三類金剛石碳層，得到鍍膜基材。這種鍍膜基材的第三類金剛石碳層中均含有C?H鍵、以sp2的形式結合的C?C鍵以及以sp3的形式結合的C?C鍵，從而兼具了金剛石的高硬度和石墨表面低摩擦系數的優良特性。

技術領域

本發明涉及一種鍍膜基材以及離子束源沉積制備該鍍膜基材的方法。

背景技術

玻璃是一種非常穩定的材料，能承受多數普通環境的長期使用要求，但當玻璃的表面經常與其它硬質材料接觸或產生摩擦時，如與玻璃、陶瓷、硬質金屬進行刮蹭摩擦時，玻璃的表面是比較容易損壞的。此外，當玻璃表面暴露在化學腐蝕性氣氛，或者一些無機或有機溶劑接觸(如堿溶液、酸雨或某些類型的硬水)，經常會導致玻璃表面的劣化及產生污漬，產生不可清除的可見外觀缺陷。這些人眼可見的玻璃劃傷、擦傷、侵蝕痕跡直接影響它的美觀性。因此提升玻璃表面的抗劃傷性能和抗腐蝕能力，是非常有意義的。

類金剛石薄膜通常又被人們稱為DLC(Diamond Like Carbon)薄膜，它是一類性質近似于金剛石，具有高硬度、高電阻率、良好光學性能等，同時又具有自身獨特摩擦學特性的非晶碳薄膜。碳元素因碳原子和碳原子之間的不同結合方式，從而使其最終產生不同的物質：金剛石(diamond)—碳碳以sp3鍵的形式結合；石墨(graphite)—碳碳以sp2鍵的形式結合；而類金剛石(DLC)—碳碳則是以sp3和sp2鍵的形式結合，生成的無定形碳的一種亞穩定形態，兼具了金剛石和石墨的優良特性。由類金剛石而來的DLC膜同樣是一種亞穩態長程無序的非晶材料，碳原子間的鍵合方式是共價鍵，主要包含sp2和sp3兩種雜化鍵，而在含氫的DLC膜中還存在一定數量的C-H鍵。

為了解決玻璃表面擦傷、侵蝕這些問題，前人做過一系列的探索研究。采用過在玻璃表面形成一層有機抗劃傷薄膜，這樣可以有效的降低玻璃表面的摩擦系數及提升表面的抗劃傷抗腐蝕能力，但有機膜的結合強度不高，耐候性能差、容易徹底脫離。還有一種方法是在玻璃表面制備一層無機薄膜，如氧化物或者氮化物膜層，這種膜層有較高的膜層硬度及抗腐蝕能力，但是摩擦系數較高，在摩擦過程中容易造成膜層脫落。

從前人的研究中不難看出，解決玻璃表面的抗劃傷和抗腐蝕性能，主要從三個方面進行性能提升，一是通過制備膜層降低玻璃表面的摩擦系數，摩擦系數越低越不容易造成劃傷，即使在表面硬度相同的情況下，摩擦系數的降低也有利于玻璃表面抗劃傷性能的提升；二是通過膜層提升表面硬度，表面硬度提升抗劃傷性能也會大幅度提升，三是膜層具有抗酸抗堿抗有機溶劑的能力，形成惰性表面，不與外接的化學物質發生反應提升抗腐蝕性能。前人的研究中沒能很好的將這三者有機的結合起來，要么兼顧了摩擦系數的降低及抗腐蝕性能的提升，要么僅兼顧了膜層硬度的提升及抗腐蝕性能的提升。

發明內容

基于此，有必要提供一種鍍膜基材以及離子束源沉積制備鍍膜基材的方法，該鍍膜基材的表面膜層的摩擦系數較低、硬度較高并且具有優異的抗酸堿腐蝕能力。

一種離子束源沉積制備鍍膜基材的方法，包括如下步驟：

提供基材；

在所述基材表面形成介質層，所述介質層的材料為ZrO或SiO_xN_y，其中，0.1<x<2，0.1<y<4/3；