[发明专利]一种物理气相沉积Ta-C涂层的制备方法及Ta-C涂层

摘要

本发明涉及物理气相沉积硬质涂层，具体公开了一种Ta‑C多层硬质涂层。本发明采用Ti靶和石墨靶，涂层制备过程包括：步骤一：等离子清洗；步骤二：沉积Ti打底层；步骤三：制备Ti和碳结合体层；步骤四：沉积四面体无定型无氢非晶碳层。本发明的物理气相沉积Ta‑C涂层采用离子溅射及辉光放电技术相结合工艺，具有制备工艺简单，沉积温度低、无污染、耗材少以及成膜均匀致密等特点。本发明的Ta‑C涂层硬度接近金刚石硬度，具有硬度更高、自润滑性更好以及摩擦系数更低等优点。本发明的Ta‑C涂层应用于软金属加工刀具及塑胶成型模具，可以显著减少磨损、抑制粘着、提高刀具及模具使用寿命。

主权项

一种物理气相沉积Ta‑C涂层的制备方法，用于在基体表面制备Ta‑C涂层，其特征在于，该制备方法采用离子溅射及辉光放电技术相结合的工艺，主要包括如下步骤：步骤一：采用辉光放电技术，等离子清洗基体表面杂质；在已加温的真空炉腔内进行氩离子轰击以清除基体表面杂质，真空炉腔中温度为70‑90℃，真空度为9×10‑5‑1.3×10‑4pa，氩离子轰击频率为13‑17Hz；步骤二：采用离子溅射技术沉积Ti打底层；向真空炉腔内通入氩气，氩气流量为40‑70sccm，真空炉腔内温度为75‑95℃，真空度为8.5×10‑5‑1.1×10‑4Pa，Ti靶通电，在基体表面沉积Ti打底层涂层，Ti靶电流为210‑280mA，电压为340‑400V，沉积时间5‑6min；步骤三：采用离子溅射技术制备Ti和碳结合体层；继续通入氩气，氩气流量为30‑60sccm，真空炉腔内温度为80‑100℃，真空度为8×10‑5‑1×10‑4Pa，使Ti靶和石墨靶同时通电，在Ti打底层外侧沉积Ti和碳的结合体涂层；其中，Ti靶电流为200‑260mA，电压为350‑400V，石墨靶电流为220‑280mA，电压为360‑420V，沉积时间3‑4min；步骤四：采用离子溅射技术沉积四面体无定型无氢非晶碳层；保持氩气通入，氩气流量为55‑90sccm，真空炉腔内温度为80‑95℃，真空度为9×10‑5‑1.15×10‑4Pa，停止Ti靶通电，保持石墨靶通电，在Ti和碳的结合体层外侧制备四面体无定型无氢非晶碳层，其中石墨靶电流为200‑260mA，电压为350‑400V，沉积时间1.5‑2h。