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专利摘要

本发明涉及一种活塞环表面高结合力超厚DLC涂层的超高速沉积方法，该方法包括以下步骤：⑴将活塞环经脱脂、清洗后进行活塞环夹装；将夹好的活塞环放入样品台上，在夹好的活塞环的外围且样品台上放置一个同轴的辅助阴极，密闭抽真空；⑵通入氩气，然后对辅助阴极施加负脉冲偏压，对活塞环表面进行去氧化物清洗和活化；⑶通入氩气和硅烷的混合气体，采用等离子体浸没注入方式进行沉积，得到梯度硅支撑层；⑷通过逐步增加乙炔气流量进行沉积，得到梯度硅掺杂DLC过渡层；⑸通过周期交替调节乙炔的气流量在活塞环表面进行周期交替沉积，得到多层硅掺杂DLC功能层，经自然降温，去真空，取出所述活塞环即可。本发明工艺简单、稳定易于工业化生产。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202110819861.2
申请日期:
2021-07-20
专利申请人:
中国科学院兰州化学物理研究所
分类号:
C23C16/26;C23C16/24;C23C16/02;C23C16/458;C23C16/515
发明/设计人:
张广安，魏徐兵，尚伦霖，李东山
权利要求: 1.一种活塞环表面高结合力超厚DLC涂层的超高速沉积方法，包括以下步骤：⑴将活塞环（3）经脱脂、清洗后进行活塞环夹装；将夹好的所述活塞环（3）放入等离子体增强化学气相沉积设备的真空腔室（1）内的样品台（4）上，然后在夹好的所述活塞环（3）的外围且所述样品台（4）上放置一个同轴的辅助阴极（2），该辅助阴极（2）与直流脉冲电源（6）的负极相连，密闭抽真空至1.5×10-3 Pa；⑵在所述辅助阴极（2）与所述活塞环（3）之间通过所述样品台（4）上的进气口（5）通入氩气，然后对所述辅助阴极（2）施加负脉冲偏压，对所述活塞环（3）表面进行去氧化物清洗和活化；⑶通入氩气和硅烷的混合气体，采用等离子体浸没注入方式进行沉积，得到厚度为50~1000 nm的梯度硅支撑层；⑷保持与所述步骤⑶中氩气和硅烷相同的流速，通过逐步增加乙炔气流量进行沉积，得到厚度为1~4 μm的梯度硅掺杂DLC过渡层；⑸保持与所述步骤⑶中氩气和硅烷相同的流速，通过周期交替调节所述乙炔的气流量在所述活塞环（3）表面进行周期交替沉积，得到总厚度为8~35 μm的多层硅掺杂DLC功能层，经自然降温，去真空，取出所述活塞环（3）即可。2.如权利要求1所述的一种活塞环表面高结合力超厚DLC涂层的超高速沉积方法，其特征在于：所述步骤⑴中活塞环（3）的材质是指铸铁、不锈钢、氮化处理后的不锈钢中的一种。3.如权利要求1所述的一种活塞环表面高结合力超厚DLC涂层的超高速沉积方法，其特征在于：所述步骤⑴中活塞环（3）与所述辅助阴极（2）的间距为60~200 mm。4.如权利要求1所述的一种活塞环表面高结合力超厚DLC涂层的超高速沉积方法，其特征在于：所述步骤⑴中活塞环（3）为一组或多组。5.如权利要求1所述的一种活塞环表面高结合力超厚DLC涂层的超高速沉积方法，其特征在于：所述步骤⑵中清洗条件是指氩气流量为100~400 sccm，真空度为1~3 Pa，负偏压为5~10 kV，脉冲频率为1~2 kHz，持续清洗时间为20~60 min。6.如权利要求1所述的一种活塞环表面高结合力超厚DLC涂层的超高速沉积方法，其特征在于：所述步骤⑶中梯度硅支撑层的沉积条件是指氩气流量为100~400 sccm，硅烷气流量为10~100 sccm，真空度为10~20 Pa，负偏压变化范围为10~20 kV，脉冲频率为1~2 kHz，每2~10 min改变一次负偏压，沉积时间为20~60 min。7.如权利要求1所述的一种活塞环表面高结合力超厚DLC涂层的超高速沉积方法，其特征在于：所述步骤⑷中梯度硅掺杂DLC过渡层的沉积条件是指氩气流量为100~400 sccm，硅烷气流量为10~100 sccm，乙炔气流量为0~300 sccm，真空度为2~6 Pa，负偏压为0.5~1.2kV，脉冲频率为0.1~2 kHz, 每5~20 min改变一次乙炔气流量，沉积时间为30~120 min。8.如权利要求1所述的一种活塞环表面高结合力超厚DLC涂层的超高速沉积方法，其特征在于：所述步骤⑸中多层硅掺杂DLC功能层的沉积条件是指氩气流量为100~400 sccm，硅烷气流量为10~100 sccm，乙炔气流量为0~300 sccm，真空度为2~6 Pa，负偏压为0.5~1.5kV，脉冲频率为0.1~2 kHz, 每1.5~20 min改变一次乙炔气流量，总沉积时间为60~480min。9.如权利要求1所述的一种活塞环表面高结合力超厚DLC涂层的超高速沉积方法，其特征在于：所述步骤⑶~所述步骤⑸中沉积速率均为70~120 nm/min。