[发明专利]一种超黑高性能Ti-DLC涂层的制备工艺

说明书

本发明涉及一种超黑高性能Ti‑DLC涂层的制备工艺，包括将工件置于真空腔室内，对真空腔室进行抽气处理，抽气处理后对真空腔室和/或工件进行除杂处理，除杂处理后向真空腔室内充入Ar，采用中频电源孪生Ti靶在工件的表面制备打底层，打底层制备好后，向真空腔室内增加充入Csubgt;2/subgt;Hsubgt;2/subgt;，在打底层上制备过渡层，制备过渡层的过程中按照需求调控过渡层制备参数进行变化，调控变化的过渡层制备参数包括Ar充入量、Csubgt;2/subgt;Hsubgt;2/subgt;充入量、工件偏压、Ti靶材电压中的一者或几者；过渡层制备好后，保持各过渡层制备参数稳定继续镀膜，从而在过渡层上制备出稳定色层。本发明提供的上述方案，其制备的镀膜性能优异，DLC的L值低于30，可有效扩展应用范围。

技术领域

本发明涉及溅射镀膜领域，具体涉及一种超黑高性能Ti-DLC涂层的制备工艺。

背景技术

类金刚石(Diamond Like Carbon-DLC)膜是含有金刚石相(sp³键或sp³杂化态)的非晶碳膜。其中的碳原子部分处于金刚石的sp³杂化状态，部分处于石墨的sp²杂化状态，同时也有极少数的sp¹杂化态，以sp³键为主(超过70％)的类金刚石膜也被称作四面体非晶碳(Tetrahedral Amorphous Carbon，ta-C)膜。类金刚石膜不仅具有高硬度、高热导率和低摩擦系数，还具有极好的耐蚀性、光学透过性及生物相容性，是机械、电子、汽车、航空、医学、光学等领域的理想材料。尽管DLC膜有如此多的优异性能，但在实际工程应用中还有诸多需要改善的问题，主要有:

1)与某些特定材料基体的结合力差。例如DLC膜在硫化锌上的结合力非常差，在玻璃、塑料、树脂上的结合力也不够好，在硅片和钢材上面有较强的结合力，其原因是DLC膜和基体之间晶格结构及物理性能如热膨胀系数、弹性模量等的不兼容性。

2)内应力大。DLC的主要成分为碳，金刚石成分越高、膜层的内应力越大，镀有DLC涂层的工具在加工硬质材料的时候，巨大的内应力会导致涂层崩裂而提前失效。

3)热稳定性较差。含氢的DLC膜比无氢DLC膜热稳定性更差，sp³键含量低的DLC膜比sp³键含量高的膜热稳定性更差。在空气中，高质量无氢DLC膜在500℃左右将开始石墨化和氧化，而有些质量较差的DLC膜甚至仅在250℃就开始石墨化。

4)颜色偏灰色。通过现有的CVD和PVD技术制备的DLC涂层，颜色呈现灰黑色，L值通常在50以上，在装饰镀及军工等特定领域，要求DLC的L值低于30。

对于以上问题，研发人员通过改变DLC涂层的制备工艺，以及在DLC中掺杂Si，Ti，Cr，Al，N等元素来提高性能，并有较大突破，使DLC的应用领域得到拓展。

发明内容

本发明的目的是提供一种超黑高性能Ti-DLC涂层的制备工艺，其至少可以改善上述一种问题。

一种超黑高性能Ti-DLC涂层的制备工艺，其特征在于，包括如下操作：

将工件置于真空腔室内，对真空腔室进行抽气处理，抽气处理后对真空腔室和/或待镀工件进行除杂处理，除杂处理后向真空腔室内充入Ar，采用中频电源孪生Ti靶镀膜在工件的表面制备打底层，打底层制备好后，向真空腔室内增加充入C₂H₂，在打底层上制备过渡层，制备过渡层的过程中按照需求调控过渡层制备参数进行变化，调控变化的过渡层制备参数包括Ar充入量、C₂H₂充入量、工件偏压、Ti靶材电压中的一者或几者；过渡层制备好后，保持各过渡层制备参数稳定继续镀膜，从而在过渡层上制备出稳定色层。