[发明专利]一种高厚度曲面DLC制品及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高厚度曲面DLC制品及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤，S1.衬底放置于PVD炉内，开启石墨靶源和离子源电源，施加‑10～‑100V的沉积偏压，所述偏压呈梯度增长；调节电流从10～3A梯度减少；沉积时间为50～90h，得到含有衬底的DLC层；S2.将步骤S1得到的产品进行腐蚀去除衬底，即得所述高厚曲面DLC制品。所述高厚度曲面DLC制品没有发生开裂脱落现象。

技术领域

本发明涉及DLC技术领域，更具体地，涉及一种高厚度曲面DLC制品及其制备方法和应用。

背景技术

工业应用上热交换器至关重要，通常热交换器导热元器件由铜合金制备而成。相比于铜合金而言，导热系数是铜的6倍，因此，金刚石作为热交换器元器件材料，具有优异的导热效率。尽管如此，金刚石硬而脆，难以进行塑形加工，制备金刚石热交换器极其困难。

目前，PVD技术沉积类金刚石薄膜(DLC)具有硬度和导热系数高，被广泛用于汽车零配件等一些减磨材料，也是理想的热交换元器件理想材料，但是PVD技术目前只能制备类金刚石薄膜，且薄膜厚度一般在几微米到几十微米之间，不能直接制备厚度比较大的DLC，这是因为制备超厚DLC的难度较大，DLC越厚，内应力越大(高达10GPa)，更进一步地，如果要制备曲面的DLC形状的制品，其内应力会进一步增加，则会导致DLC由于高的应力作用而开裂、剥落。例如中国专利(CN108070857A)公开了一种超厚DLC涂层，但是其厚度最多只能为50μm，且还是平面结构。

发明内容

本发明为克服不能制备高厚度曲面DLC制品的缺陷，提供一种高厚度曲面DLC制品的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述高厚度曲面DLC制品。

本发明的另一目的在于提供一种DLC制品的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高厚度曲面DLC制品的制备方法，包括如下步骤：

S1.将衬底放置于PVD炉内，开启石墨靶源和离子源电源，施加-10～-100V的沉积偏压，所述偏压呈梯度增长；调节电流从10～3A梯度减少；沉积时间为50～90h，得到含有衬底的DLC层；

S2.将步骤S1得到的产品进行腐蚀去除衬底，即得所述高厚度曲面DLC制品。

目前，现有技术中，可以采用PVD技术制备几微米到几十微米厚度的DLC膜层，随着厚度增加，DLC膜层的内应力也就越大，容易发生开裂和脱落。尤其是要制成曲面的DLC，其内应力相对于平面的薄膜内应力更大，更容易发生开裂。发明人经过大量的实验发现，调整负偏压、电流和时间能够大大降低内应力，施加-10～-100V的沉积偏压，所述偏压呈梯度增长；沉积时间为50～90h；调节电流从10～3A梯度减少，前期通过调控低偏压和大电流，使得初始的DLC层内应力相对较小，粘合度高，但又保证了沉积速率，粘合度高可以防止DLC层之间不开裂，最后通过去除衬底，即可得到高厚度曲面DLC制品。

优选地，步骤S2中，在-10～-20V，8～10A的条件下沉积15～20h；在-25～-50V，5～7A条件下沉积6～10h，在-60～-100V，1～4A条件下沉积1～4h。

本发明所述制备方法适用于平面的衬底、具有曲面的衬底，例如管状或者棒状的衬底。

优选地，所述衬底为高分子衬底或金属合金衬底。

更优选地，所述金属合金衬底包括但不限于钢铁、铜合金和铝合金。

优选地，所述高厚曲面DLC制品为DLC管，所述衬底为金属合金管或金属合金棒。

所述高厚度曲面DLC制品包括但不限于DLC管，也可以为其他异形结构的DLC制品。