[發明專利]高硬高耐磨摻銀類金剛石紅外增透膜的制備方法

有效

• 申請號: 202010181260.9
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN113403588B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 江曉紅;方嘉林
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發明公開了一種高硬高耐磨摻銀類金剛石紅外增透膜材料的制備方法。所述方法以石墨為成膜材料，將銀棒插入石墨靶材橫截面中，采用真空陰極弧等離子蒸發技術，使石墨和銀同時蒸發，在磁場的作用下沉積在目標基底表面，在目標基底表面均勻摻雜納米銀。本發明方法制得的高硬高耐磨摻銀類金剛石紅外增透膜具有優良的紅外透過性，化學穩定性和耐磨性能。

技術領域

本發明涉及一種高硬高耐磨摻銀類金剛石紅外增透膜的制備方法，屬于紅外增透膜材料制備技術領域。

背景技術

紅外增透膜廣泛的應用于現代光學期間，并且極大地影響著光學器件性能，在光學器件領域具有十分重要的意義。通常，紅外增透膜的制備方法有物理氣相沉積、化學氣相沉積法、磁共濺射等。目前對已有紅外增透膜材料的改性和新型紅外增透膜材料的開發，特別注重膜材料的紅外透過率及機械強度等性能，以及紅外增透膜的不同的工作波段。

石墨作為一種廣泛應用的材料，具有來源廣泛、價格低廉、可再生等優勢，石墨制成的類金剛石膜雖然堅硬耐磨，紅外透過率高，但是仍然有發展潛力，并存在碳氧鍵吸收峰明顯等問題。而且其與石英玻璃等光學器件原料結合力不夠高，難以應用于實際。

銀貴金屬，以其在200nm~400nm優良的光學特性，在拉曼增強效應、太陽能電池折射層等領域具有巨大的潛在優勢，但仍存在制備過程復雜，重復性低、價格高昂的問題。且制作的銀顆粒耐磨性不高，機械性能不好。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高硬高耐磨摻銀類金剛石紅外增透膜的制備方法。所述方法以類金剛石薄膜代替傳統的薄膜，將銀棒插入石墨靶，銀作為固溶體的溶質溶于其中，在基底表面鍍上一層類金剛石摻銀薄膜。

實現本發明目的的技術方案為：

高硬高耐磨摻銀類金剛石紅外增透膜材料的制備方法，具體步驟如下：

步驟1，將銀棒插入石墨靶材橫截面中，分布在與石墨橫截面同心的等邊六邊形頂點和形心處，制成摻銀的石墨靶材；

步驟2，將溴化鉀片放入真空陰極弧等離子蒸發腔中，抽真空，采用真空陰極弧等離子蒸發法，將膜鍍在溴化鉀片上，得到高硬高耐磨摻銀類金剛石紅外增透膜。

優選地，步驟1中，所述的銀棒純度為99.99%。

優選地，步驟1中，所述的等邊六邊形的邊長為0.8cm。

優選地，步驟1中，所述的七根銀棒裸露的截面積總和與石墨裸露的截面積的比例為0.0753：1。

優選地，步驟2中，不銹鋼材料的超聲清洗先采用乙醇超聲清洗5~10分鐘，再用蒸餾水超聲清洗5~10分鐘，最后再用乙醇超聲清洗，超聲頻率為5Hz。

優選地，步驟2中，真空度為 10^-3Pa ，電流為 3000A 。

優選地，步驟2中，鍍膜次數為1000~2000次。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

（1）本發明采用類金剛石膜，極大提高薄膜的耐磨損性能，且類金剛石薄膜性能可設計性強，技術應用細節易于調整；

（2）本發明通過在類金剛石薄膜中添加銀，銀的形貌有納米銀，也有200nm的銀晶粒，一方面納米銀可提高復合膜結合力，另一方面銀晶粒可提高膜的光學性能，通過將類金剛石與銀復合提高類金剛石薄膜的紅外透過率；

（3）本發明通過將銀棒插入碳靶中，并嚴格控制7根銀棒的位置，實現了在基底表面物理氣相沉積均一穩定的納米銀和銀晶粒，無需專門制作大塊銀靶，大大提高了銀的利用率，節約成本；

（4）本發明的制備方法簡便、快速、便宜，可重復性高，便于大規模生產。

附圖說明