[發明專利]一種無氫類金剛石薄膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201811113026.1
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN109136843B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 郭朝乾;林松盛;高迪;代明江;石倩;韋春貝;李洪;蘇一凡;唐鵬;朱霞高
• 申請（專利權）人: 廣東省新材料研究所
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/16;C23C14/18;C23C14/35
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 齊云

本發明涉及一種無氫類金剛石薄膜及其制備方法與應用，屬于表面防護及涂層技術領域。制備方法包括：采用陽極層離子源輔助直流磁控濺射的方式于基體的表面沉積過渡層，采用陽極層離子源輔助直流復合高功率脈沖磁控濺射的方式于過渡層的表面制備無氫類金剛石薄膜層。該方法工藝簡單、成本較低，不僅能夠提高靶材的離化率，而且還能避免靶材打火，保護靶材電源。由此制得的無氫類金剛石薄膜光滑致密，表面無大顆粒污染，并且具有較高硬度，可用于基體的表面防護，以起到耐磨減摩和防劃傷的作用。

技術領域

本發明涉及表面防護及涂層技術領域，且特別涉及一種無氫類金剛石薄膜及其制備方法與應用。

背景技術

類金剛石(diamond-like carbon，DLC)薄膜是一種既含有sp²鍵又含有sp³鍵的非晶碳膜。DLC具有硬度高、熱導率高、化學惰性好、摩擦系數低、耐磨性好等優點，是世界范圍內被廣泛研究的薄膜材料之一。

DLC薄膜按照內部是否含氫可以分為含氫DLC薄膜和無氫DLC薄膜。與含氫DLC相比，無氫DLC薄膜可以實現更高的硬度及熱穩定性。

在制備無氫DLC薄膜時，若采用電弧離子鍍方法，電弧離子鍍離化率高，制備的DLC膜可以達到很高的硬度，但鍍膜過程中產生的微米級的大顆粒沉積到薄膜表面，使薄膜粗糙度升高，影響薄膜質量。在電弧靶前安裝一磁過濾管可以有效減少到達基體表面的大顆粒，但會大大降低沉積速率和有效沉積面積。

若采用磁控濺射制備無氫DLC薄膜時，不存在大顆粒污染的問題，制備的薄膜表面光滑、細膩。但磁控濺射的靶材離化率低，薄膜硬度低。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種無氫類金剛石薄膜的制備方法，該方法工藝簡單、成本較低，不僅能夠提高靶材的離化率，而且還能避免靶材打火，保護靶材電源。

本發明的目的之二在于提供一種由上述無氫類金剛石薄膜的制備方法制備而得的無氫類金剛石薄膜，該無氫類金剛石薄膜光滑致密，表面無大顆粒污染，并且具有較高硬度。

本發明的目的之三在于提供一種上述無氫類金剛石薄膜的應用，例如可將其用于基體的表面防護，以起到耐磨減摩和防劃傷的作用。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的：

本發明提出一種無氫類金剛石薄膜的制備方法，包括以下步驟：采用陽極層離子源輔助直流磁控濺射的方式于基體的表面沉積過渡層，采用陽極層離子源輔助直流復合高功率脈沖磁控濺射的方式于過渡層的表面制備無氫類金剛石薄膜層。

本發明還提出一種由上述無氫類金剛石薄膜的制備方法制備而得的無氫類金剛石薄膜。

本發明還提出一種上述無氫類金剛石薄膜的應用，例如可用于基體表面防護。

本發明較佳實施例提供的無氫類金剛石薄膜及其制備方法與應用的有益效果包括：

本發明較佳實施例提供的無氫類金剛石薄膜的制備方法工藝簡單、成本較低，不僅能夠提高靶材的離化率，而且還能避免靶材打火，保護靶材電源。由此制得的無氫類金剛石薄膜光滑致密，表面無大顆粒污染，并且具有較高硬度。將其用于基體的表面防護，可起到耐磨減摩和防劃傷的作用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，以下將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本申請中直流復合高功率脈沖磁控濺射電源的輸出波形；

圖2為本申請中無氫類金剛石薄膜的表面掃描圖像；

圖3為本申請中無氫類金剛石薄膜的截面掃描圖像；

圖4為對比例2中無氫類金剛石薄膜的表面掃描圖像；