[发明专利]一种掺金属的类金刚石涂层的制备方法

摘要

本发明公开了一种掺金属的类金刚石涂层的方法，将预处理后的工件放入ISE‑MS镀膜设备真空室中的转架杆上，以安置在炉体左右内壁上的一对平面金属溅射靶作为相应掺金属的来源，通过调整中频脉冲电源的功率控制平面金属溅射靶的溅射率；将高纯Ar和CH₄通过离子源进入真空室，其中，高纯Ar作为主要离化气体，CH₄作为反应气体；采用了底层和过渡层设计方法，不但进一步提高涂层结合力，又保证了涂层耐磨和减摩性能的提高。所制备的掺金属的类金刚石涂层，外观呈灰色或黑色，表面光滑致密，掺金属的类金刚石涂层的硬度HV1800以上，膜基结合力达到50N以上，厚度为2.0μm～3.0μm，当摩擦副为Al₂O₃球时，掺金属的类金刚石涂层的干摩擦系数为0.1～0.25。

主权项

1.一种掺金属的类金刚石涂层的制备方法，其特征在于，按下列步骤进行：1)将预处理后的工件放入ISE‑MS镀膜设备真空室中的转架杆上，该转架杆随转架台转动，以保证镀膜过程的均匀性；2)以安置在炉体左右内壁上的一对平面金属溅射靶作为相应掺金属的来源，通过调整中频脉冲电源的功率控制平面金属溅射靶的溅射率；将高纯Ar和CH4通过离子源进入真空室，其中，高纯Ar作为主要离化气体，保证有效的辉光放电过程，CH4作为反应气体，经过离子源使其离化成为DLC涂层中C元素的来源；3)制备工艺条件：A.工件等离子清洗：高纯Ar气体通过离子源通入真空室，高纯Ar气体流量为70sccm，真空度为1.5×10‑1Pa；逐渐增加离子源功率到1.6kW和工件负偏压到700V，用高纯Ar离子轰击清洗工件表面，时间为25min；B.沉积Cr底层：调节高纯Ar气体流量为80sccm，真空度为1.5×10‑1Pa，离子源功率为0.6kW，工件负偏压为70V，开启Cr溅射靶，靶功率为2.5kW，时间为8min；C.沉积CrC过渡层：Cr底层沉积完成后，将CH4通过离子源通入真空室，调节高纯Ar气体流量为110sccm，CH4流量为15sccm，真空度为2.5×10‑1Pa，离子源功率为0.9kW，工件负偏压为55V，调整Cr溅射靶功率为2.5kW，时间为15min；D.沉积掺Cr的DLC膜：CrC过渡层沉积完成后，调节高纯Ar气体流量为80sccm，CH4流量为60sccm，真空度为3.0×10‑1Pa；离子源功率为1.1kW，工件负偏压为40V，10min内逐渐减小Cr溅射靶功率到0.25kW，沉积时间为200min，即得掺Cr的DLC涂层；掺Cr的DLC涂层外观呈黑色，表面光滑致密，掺Cr的DLC涂层的硬度为HV2500，厚度为2.5μm，膜基结合力为60N；当摩擦副为Al2O3球时，掺Cr的DLC涂层的干摩擦系数为0.2。