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表面制备类金刚石薄膜的方法

阅读:380发布:2020-05-17

专利汇可以提供表面制备类金刚石薄膜的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种在 钢 铁 表面制备类金刚石 薄膜 的方法。利用高功率脉冲 磁控溅射 技术在钢铁表面制备结合强度高的类金刚石薄膜。制备的薄膜结合 力 ≥80N, 摩擦系数 低至0.04N。对于类金刚石薄膜在苛刻环境下的应用提供了技术支持和保障。,下面是表面制备类金刚石薄膜的方法专利的具体信息内容。

1.一种在表面制备类金刚石薄膜的方法,其特征在于具体步骤为:
A对钢铁表面进行常规除油清洗,然后在丙乙醇溶液中依次进行超声清洗;
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B将钢铁样品置于多靶复合溅射真空系统中并预抽真空至2×10 Pa;
C高功率脉冲磁控溅射粘着层,以金属靶为阴极,工作气体为氩气,沉积时间10~
30min;
D反应磁控溅射缓冲层,以金属靶为阴极,工作气体为氩气和甲烷或氩气和乙烯或氩气和氮气,沉积时间30~60min;
E反应溅射沉积成分渐变复合类金刚石薄膜,工作气体为氩气和甲烷或氩气和乙烯,沉积时间600~120min;自然冷却后得到多层类金刚石复合薄膜。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于C步骤中金属靶为Ti靶或Cr靶。

说明书全文

表面制备类金刚石薄膜的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种在钢铁表面制备类金刚石薄膜的方法,具体是用高功率脉冲磁控溅射技术在钢铁表面制备具有高结合、高硬度、低摩擦系数、良好的耐腐蚀性的类金刚石薄膜。

背景技术

[0002] 类金刚石薄膜具有高硬度、低摩擦系数、良好的耐腐蚀性,被广泛应用于航空航天、轮船、公路运输工具、刀具、医疗器械等方面。但是,由于存在热匹配、结构匹配的差异和苛刻的工况环境等因素,容易导致破损和脱落。因此,制备高结合力类金刚石薄膜,是提高类金刚石薄膜应用过程中的可靠性和拓展其应用范围的关键因素之。通常都通过溅射、电弧等技术在表面设计粘着层、梯度层和复合层的方法来提高类金刚石的附着力。但是传统的溅射由于离化率和电子能量低,很难使类金刚石薄膜达到很高的结合力。虽然电弧技术的离化率很高,可是电弧溅射容易产生较大液滴,导致薄膜局部不平整,制备的薄膜光洁度差。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于利用高功率脉冲磁控溅射技术在钢铁表面制备结合强度高的类金刚石薄膜。
[0004] 高功率脉冲电源是1999年发展起来的一种新型电源,其离化率高达90%,等离子能密度1019,能量大于100eV的离子。由高功率脉冲电源激发的脉冲磁控溅射其金属离子带有很高的能量,和电弧相比,这种磁控溅射不仅可以与电弧想媲美,而且高功率脉冲磁控溅射,沉积的薄膜致密光滑。高功率脉冲磁控溅射技术是目前被认为最优秀的磁控溅射,在某些方面可以替代电弧,而且可以作为清洗电源来清洗工件表面。研究认为,利用高功率脉冲磁控在钻头上制备的氮化物薄膜比传统溅射技术制备的更为优良,结合力和寿命大大提高。本发明利用高功率脉冲技术来替代电弧镀,在提高类金刚石薄膜的结合力的基础上薄膜其原子光洁度。
[0005] 一种在钢铁表面制备类金刚石薄膜的方法,其特征在于具体步骤为:
[0006] A对钢铁表面进行常规除油清洗,然后在丙乙醇溶液中依次进行超声清洗;
[0007] B将钢铁样品置于多靶复合溅射真空系统中并预抽真空至2×10-3Pa;
[0008] C高功率脉冲磁控溅射粘着层,以金属靶为阴极,工作气体为氩气,沉积时间10~30min;
[0009] D反应磁控溅射缓冲层,以金属靶为阴极,工作气体为氩气和甲烷或氩气和乙烯或氩气和氮气,沉积时间30~60min;
[0010] E反应溅射沉积成分渐变复合类金刚石薄膜,工作气体为氩气和甲烷或氩气和乙烯,沉积时间600~120min;自然冷却后得到多层类金刚石复合薄膜。
[0011] 在C步骤中,金属靶为Ti靶或Cr靶。
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