[發(fā)明專(zhuān)利]碳基薄膜、碳基薄膜的制備方法、刀具及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010945906.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111945119B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林海天;李立升;代偉;王啟民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東莞市華升真空鍍膜科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/32
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/32;C23C14/06
• 代理公司: 華進(jìn)聯(lián)合專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 吳夢(mèng)弦

本發(fā)明公開(kāi)了一種碳基薄膜、碳基薄膜的制備方法、刀具及應(yīng)用。該碳基薄膜包括層疊設(shè)置的第一含碳膜層和第二含碳膜層；第一含碳膜層包括以sp³雜化的碳碳鍵相連接的碳原子，sp³雜化的碳碳鍵在總碳碳鍵中的占比≥70％；第二含碳膜層包括氫原子，氫原子在第二含碳膜層中的原子占比為10％～30％。實(shí)驗(yàn)證明，上述碳基薄膜處于較高溫度時(shí)表面的摩擦系數(shù)能夠得到顯著降低，并且不會(huì)顯著降低碳基薄膜整體的硬度。因此上述碳基薄膜兼具較高的硬度和較低的高溫表面摩擦系數(shù)。該碳基薄膜可用于刀具，同時(shí)提升刀具的抗磨損性能和低摩擦自潤(rùn)滑性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種碳基薄膜、碳基薄膜的制備方法、刀具及應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展及5G技術(shù)的高速發(fā)展，相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)要求也漸趨高強(qiáng)度及輕量化，高強(qiáng)度鋁合金材料在相關(guān)設(shè)備中的使用比例也越來(lái)越高。

然而高強(qiáng)度鋁合金材料，如鋁硅系列合金，在加工的過(guò)程中往往存在如下問(wèn)題：加工過(guò)程中的高速摩擦同時(shí)也帶來(lái)了高溫，由于鋁具有顯著較低的熔點(diǎn)，因而極易在加工過(guò)程中粘附于刀具上。同時(shí)高強(qiáng)度鋁合金材料中的硅顆粒相硬度較高，極易導(dǎo)致刀具被磨損。上述因素共同使得用于加工高強(qiáng)度鋁合金材料的刀具使用壽命極其有限。

四面體非晶碳(tetrahedral amorphous carbon，ta-C)是一種由微型石墨團(tuán)簇和金剛石團(tuán)簇構(gòu)成的碳材料，其中同時(shí)具有sp²雜化的碳碳鍵和sp³雜化的碳碳鍵，具有較高的硬度，適于作為刀具的表面涂層。但四面體非晶碳涂層卻難以同時(shí)滿(mǎn)足高硬度和低摩擦系數(shù)的需求，具體地，四面體非晶碳涂層的力學(xué)性能和機(jī)械性能與sp³雜化的碳碳鍵含量有關(guān)。sp³雜化的碳碳鍵含量越高，該涂層的硬度就越高。然而隨著sp³雜化的碳碳鍵含量的提高，涂層表面本征摩擦系數(shù)也會(huì)越高，不僅容易粘附待加工材料，還導(dǎo)致切削加工時(shí)阻力增大，增加了斷刀的風(fēng)險(xiǎn)，也限制了刀具使用壽命的進(jìn)一步提升。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的首要目的在于，提供一種在高溫時(shí)具有較低的摩擦系數(shù)的同時(shí)還能夠保持較高硬度的碳基薄膜，以同時(shí)提升刀具的抗磨損性能和低摩擦自潤(rùn)滑性能。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種碳基薄膜，其包括層疊設(shè)置的第一含碳膜層和第二含碳膜層；

所述第一含碳膜層包含以sp³雜化的碳碳鍵相連接的碳原子，所述sp³雜化的碳碳鍵在該層的總碳碳鍵中的占比≥70％；

所述第二含碳膜層包含氫原子，所述氫原子在所述第二含碳膜層中的原子占比為10％～30％。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一含碳膜層的厚度為200nm～800nm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二含碳膜層的厚度為10nm～40nm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二含碳膜層也包含以sp³雜化的碳碳鍵相連接的碳原子，且在所述第二含碳膜層中所述sp³雜化的碳碳鍵在該層的總碳碳鍵中的占比≥70％。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述第一含碳膜層遠(yuǎn)離所述第二含碳膜層的表面還層疊設(shè)置有用于與襯底結(jié)合的過(guò)渡層。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述過(guò)渡層的厚度為80nm～120nm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述過(guò)渡層的材料中含有鎢。

進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，一種碳基薄膜的制備方法，其包括如下步驟：