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专利摘要

本发明涉及一种具有封孔顶层的耐蚀DLC薄膜，该薄膜由基体表面自下而上依次层叠排列的粘结层、梯度过渡层、功能层及封孔顶层构成；所述粘结层为金属层；所述梯度过渡层为金属与陶瓷的成分梯度层；所述功能层为DLC层；所述封孔顶层为非晶硅碳氧层。同时，本发明还公开了该薄膜的制备方法。本发明的封孔顶层非晶硅碳氧层，解决了普通DLC薄膜材料自身存在的针孔等缺陷，在湿度、腐蚀介质等苛刻环境下的耐腐蚀性能得到极大改善，并且所制备的DLC薄膜具有良好的结合力和耐磨自润滑性能，保证了基体长期稳定工作，延长了工件的使用寿命，具有极大的工业应用价值。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202110995182.0
申请日期:
2021-08-27
专利申请人:
中国科学院兰州化学物理研究所
分类号:
C23C28/00;C23C14/02;C23C14/16;C23C14/35;C23C16/06;C23C16/26;C23C16/30;C23C16/50
发明/设计人:
张广安，尹萍妹，尚伦霖，李霞
权利要求: 1.一种具有封孔顶层的耐蚀DLC薄膜，其特征在于：该薄膜由基体表面自下而上依次层叠排列的粘结层、梯度过渡层、功能层及封孔顶层构成；所述粘结层为金属层；所述梯度过渡层为金属与陶瓷的成分梯度层；所述功能层为DLC层；所述封孔顶层为非晶硅碳氧层。2.如权利要求1所述的一种具有封孔顶层的耐蚀DLC薄膜，其特征在于：该薄膜总厚度为2.0 μm ~5.0 μm。3.如权利要求1所述的一种具有封孔顶层的耐蚀DLC薄膜，其特征在于：所述基体的材质为不锈钢、轴承钢、碳素结构钢中的一种。4.如权利要求1所述的一种具有封孔顶层的耐蚀DLC薄膜，其特征在于：所述封孔顶层的厚度为0.2 μm ~0.5 μm，纳米硬度在5.0 GPa ~8.0GPa。5.如权利要求1所述的一种具有封孔顶层的耐蚀DLC薄膜的制备方法，包括以下步骤：⑴等离子体刻蚀清洗：将物理清洗后的基体置于真空气相沉积室中，预抽真空至4.0×10-3Pa，通入氩气体流量为50sccm、偏压为-200V、脉冲频率为40kHz、气压为0.1 Pa~0.3 Pa进行等离子体刻蚀清洗，处理时间为40min；⑵沉积粘结层：利用真空气相沉积室中安装的金属靶在基体表面沉积金属层，厚度控制在0.2μm~0.3μm；⑶沉积梯度过渡层：利用真空气相沉积室中安装的金属靶和陶瓷靶在粘结层上沉积梯度过渡层，沉积过程中通过通入乙炔气体引入碳元素，通过沉积过程中靶功率、偏压的变化以及反应气体流量的变化调整实现成分梯度变化，厚度控制在0.5 μm~1.0 μm；⑷沉积功能层：利用通入乙炔气体的等离子体化学气相沉积技术在梯度过渡层上沉积功能层，厚度控制在1.0 μm~2.0 μm；⑸沉积封孔顶层：以硅氧烷为反应气源，通过沉积过程中通入氩或乙炔气体调控顶层硬度，在功能层上采用等离子体化学气相沉积封孔顶层，厚度控制在0.2 μm~0.5 μm，自然冷却，即得总厚度为2.0 μm ~5.0 μm的薄膜。6.如权利要求5所述的一种具有封孔顶层的耐蚀DLC薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵和所述步骤⑶中金属靶是指Cr靶。7.如权利要求5所述的一种具有封孔顶层的耐蚀DLC薄膜，其特征在于：所述步骤⑶中陶瓷靶是指WC陶瓷靶。8.如权利要求5所述的一种具有封孔顶层的耐蚀DLC薄膜，其特征在于：所述步骤⑸中硅氧烷是指六甲基二硅氧烷或四甲基二硅氧烷。9.如权利要求5所述的一种具有封孔顶层的耐蚀DLC薄膜，其特征在于：所述步骤⑸中封孔顶层沉积的条件是指硅氧烷气流量为30 sccm~50 sccm、乙炔气流量为280 sccm、偏压为-650 V ~-600 V、脉冲频率为40 kHz、处理时间为3~15 min；或硅氧烷气流量为150 sccm~200 sccm、氩气气流量为300 sccm、偏压为-650 V ~-600 V、脉冲频率为40 kHz、处理时间为3~15 min。