[發明專利]PVD-CVD聯用制備類金剛石膜的方法、類金剛石膜、合金材料及汽車部件

有效

• 申請號: 202111124614.7
• 申請日: 2021-09-25
• 公開（公告）號: CN113862671B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 龍丹;林勇剛;王立利
• 申請（專利權）人: 科匯納米技術（深圳）有限公司
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C16/26;C23C16/50;C23C14/16;C23C14/06;C23C14/02;C23C14/35
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 黃勇;任志龍

本申請涉及類金剛石層領域，尤其涉及一種PVD?CVD聯用制備類金剛石膜的方法、類金剛石膜、合金材料及汽車部件。PVD?CVD聯用制備類金剛石膜的方法，先在基材表面通過PVD法依次鍍制Cr層、CrW層以及WC層；之后在所述WC層上通過CVD法鍍制類金剛石層。類金剛石膜，采用上述PVD?CVD聯用制備類金剛石膜的方法制備而得，類金剛石膜包括依次疊合的Cr層、CrW層、WC層以及類金剛石層，Cr層與基材連接。合金材料，其表面鍍制有上述類金剛石膜。汽車部件，其采用上述合金材料制成。本申請通過在基材表面依次鍍制Cr層、CrW層及WC層而構成了一個性能漸變的過渡層，使從基材到類金剛石層的性能變化更加緩和，從而減少了“蛋殼效應”的產生，有利于類金剛石層更好的發揮作用。

技術領域

本申請涉及類金剛石層的領域，更具體地說，它涉及一種PVD-CVD聯用制備類金剛石膜的方法、類金剛石膜、合金材料及汽車部件。

背景技術

類金剛石（Diamond-like Carbon，簡稱DLC）是一種以sp³和sp²鍵的形式結合生成的亞穩態非晶態材料，該材料的機械、電學、光學以及摩擦學特性類似于金剛石，導熱性是銅的2-3倍。由于該材料具有硬度高、介電常數低、透明度高、化學穩定性好、光學帶隙寬及生物相容性好等特性，故被廣泛應用于機械、電子、光學、生物醫學等領域的保護上，主要用于提高基材的耐磨性和硬度。

然而，由于類金剛石層往往和所保護的基材性能差異較大，如：類金剛石層的硬度較高而基材的硬度往往較低，故類金剛石層和基材的結合很容易產生“蛋殼效應”，較軟的基材不能給較硬的類金剛石層以有力的支撐，從而導致基材和類金剛石層的結合部位因為不能協調變形而出現結合性差的問題，進而會造成類金剛石的破裂或剝落，大大限制了類金剛石層作用的發揮。

在相關技術中，通過在基材和類金剛石層之間設置過渡層的方式來緩解上述問題；過渡層的存在能夠有效地提高基材表面的硬度，從而給予類金剛石層足夠的支撐，并且可以有效提高類金剛石層與基材的結合力。同時，由于過渡層的表面微觀結構良好，不會破壞類金剛石層自身的粗糙度，從而保證類金剛石膜具有較低的摩擦系數和較好的耐磨性。但是如何設置合適的過渡層，使基材和類金剛石層之間的過渡更加緩和，更好地減少各層界面之間的性能突變，從而更好地發揮類金剛石層作用，是需要進一步研究的問題。

發明內容

為了使基材和類金剛石層之間的過渡更加緩和，從而更好地發揮類金剛石層作用，本申請提供一種PVD-CVD聯用制備類金剛石膜的方法、類金剛石膜、合金材料及汽車部件。

第一方面，提供了一種PVD-CVD聯用制備類金剛石膜的方法，采用如下的技術方案：

PVD-CVD聯用制備類金剛石膜的方法，先在基材表面通過PVD法依次鍍制Cr層、CrW層以及WC層；之后在所述WC層上通過CVD法鍍制類金剛石層。

通過采用上述技術方案，在基材表面依次鍍制的Cr層、CrW層以及WC層構成了一個性能漸變的過渡層，并且較軟的Cr層與基材相連接，較硬的WC層和類金剛石層相連接，從而使從基材到類金剛石層的性能變化更加緩和，減少了各層界面之間性能的突變，從而有利于減弱“蛋殼效應”，給予類金剛石層更好的支撐，進而有利于類金剛石層更好的發揮作用，使鍍制了類金剛石膜的基材具有更高的硬度、更好的耐磨性以及更好的耐高溫及酸腐蝕性。

可選的，在所述基材表面鍍制Cr層前，先對基材進行超聲波清洗和氬離子轟擊；

所述超聲波清洗中，超聲頻率為30-50kHz，清洗時間為10-15min；

所述氬離子轟擊中：先向基材表面所處環境通入氬氣，并控制氬氣流量為200-400sccm；之后開啟基材偏壓電源，并控制基材負偏壓為700-900V，占空比為50-65%。