[發(fā)明專利]一種具有耐磨耐蝕類金剛石涂層的高爾夫球頭及制備方法

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• 申請日: 2022-12-16
• 公開（公告）號: CN115976488A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇東藝
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州今泰科技股份有限公司
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/02;C23C14/02;C23C14/16;C23C14/35;C23C14/06;A63B53/04;C23C16/503;A63B102/32
• 代理公司: 廣州凱東知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44259
• 代理人: 江鏡立

1.一種具有耐磨耐蝕類金剛石涂層的高爾夫球頭，包括高爾夫球頭基體，其特征在于，所述高爾夫球頭基體的表面形成有納米硬度超過15GPa的類金剛石涂層，所述類金剛石涂層包括由內(nèi)向外依次分布的過渡層和含氫碳基涂層，所述過渡層包括覆蓋在高爾夫球頭基體的表面上的金屬層以及碳成梯度分布在金屬層上的金屬/C復(fù)合層；所述含氫碳基涂層的厚度為2.0～4.0微米，所述金屬層的厚度為300～500nm，所述金屬/C復(fù)合層的厚度為200～400nm，所述過渡層的總厚度為0.5～0.9微米。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有耐磨耐蝕類金剛石涂層的高爾夫球頭，其特征在于，所述含氫碳基涂層的sp³C的體積含量超過45％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有耐磨耐蝕類金剛石涂層的高爾夫球頭，其特征在于，所述過渡層中的金屬層為鈦層、鉻層、鎢層、鈦鋁合金層或鉻鋁合金層中的任意一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有耐磨耐蝕類金剛石涂層的高爾夫球頭，其特征在于，所述高爾夫球頭基體的材質(zhì)為硬度低于HRC50的軟質(zhì)金屬材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有耐磨耐蝕類金剛石涂層的高爾夫球頭，其特征在于，所述高爾夫球頭基體的材質(zhì)為鐵基合金或鈦合金。

6.一種制備如權(quán)利要求1～5中任一項具有耐磨耐蝕類金剛石涂層的高爾夫球頭的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、預(yù)處理：將高爾夫球頭基體超聲清洗表面，并用無油壓縮空氣吹干待用；

S2、刻蝕活化：將經(jīng)過步驟S1處理后的高爾夫球頭基體置于真空鍍膜裝置的真空室中，真空室內(nèi)的壓強為0.05～0.15Pa，真空室內(nèi)安裝了2個磁控靶陰極和4個離化源電極，對高爾夫球頭基體施加脈沖偏壓-150V～-250V，開啟離子源利用氬等離子體對高爾夫球頭基體的表面進行刻蝕活化，期間維持直流弧電流為60～100A，刻蝕活化的時間為30～60min，刻蝕后的高爾夫球頭基體的表面溫度達(dá)到83℃～150℃；

S3、制備過渡層：往真空室通入氬氣并維持壓強為0.05～0.15Pa，之后開動2個磁控靶陰極，調(diào)節(jié)磁控靶陰極的功率維持在4～5千瓦并在高爾夫球頭基體上沉積300～500nm厚的金屬層；然后維持氬氣的通入量并將磁控靶陰極的功率從4～5千瓦線性調(diào)小直至1千瓦，同時線性增加甲烷工作氣體的流入量直到真空室的壓力達(dá)到1.0～2.0Pa，啟動2個離化源電極，線性調(diào)節(jié)離化源電極的功率自1.5千瓦到4.0～5.0千瓦進行磁控濺射，對高爾夫球頭基體施加脈沖偏壓-150V～-250V沉積金屬/C復(fù)合層，當(dāng)沉積的金屬/C復(fù)合層的厚度達(dá)到200～400nm，關(guān)閉2個磁控靶陰極；

S4、制備高sp³C含量的含氫碳基涂層：維持步驟S3中的氬氣的通入量和調(diào)節(jié)甲烷工作氣體的流入量以保持真空室內(nèi)的壓力維持在1.3～2.0Pa，關(guān)閉磁控靶陰極，同時啟動4個功率調(diào)節(jié)為4.0～5.0千瓦的離化源電極工作，對高爾夫球頭基體施加脈沖偏壓-300～-500V，沉積40～60min制備含氫碳基涂層，即制得具有耐磨耐蝕類金剛石涂層的高爾夫球頭。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，離化源電極的表面覆蓋有a-C:H涂層，a-C:H涂層的厚度≥1微米，a-C:H涂層的表面電阻≥1MΩ。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，離化源電極的表面在垂直電極軸線的環(huán)內(nèi)形成有閉合磁場，閉合磁場在離化源電極的表面垂直電極軸線方向的磁場強度為4000～8000高斯。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，磁控靶陰極和離化源電極的材質(zhì)為金屬或合金。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，磁控靶陰極和離化源電極的材質(zhì)選用鈦、鉻、鎢、鈦鋁、鉻鋁或碳化鎢中的任意一種。