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专利摘要

本发明涉及一种异形件表面Si掺杂多层DLC涂层的沉积系统，包括真空腔室及置于所述真空腔室内的样品架；所述样品架置于样品台上，该样品台的上表面密布有蜂窝孔且下方设有进气口，其特征在于：所述真空腔室内且所述样品台上设有圆桶状空心的辅助阴极，该辅助阴极内设有所述样品架。同时，本发明还公开了该沉积系统的沉积方法。本发明利用空心阴极效应在其内部产生高密度的等离子体，可将复杂工件完全浸没，从而实现Si掺杂多层DLC涂层在异形件表面全方位的均匀沉积，并且所制备的Si掺杂多层DLC涂层具有良好的结合力和优异的耐磨防腐性能，能有效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:
CN202110820232.1
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;C23C16/515;C23C16/24;C23C16/02
发明/设计人:
张广安，魏徐兵，曹学乾，李东山
权利要求: 1.一种异形件表面Si掺杂多层DLC涂层的沉积系统，包括真空腔室（1）及置于所述真空腔室（1）内的样品架（4）；所述样品架（4）置于样品台（2）上，该样品台（2）的上表面密布有蜂窝孔且下方设有进气口（5），其特征在于：所述真空腔室（1）内且所述样品台（2）上设有圆桶状空心的辅助阴极（3），该辅助阴极（3）内设有所述样品架（4）。2.如权利要求1所述的一种异形件表面Si掺杂多层DLC涂层的沉积系统，其特征在于：所述辅助阴极（3）与所述样品架（4）为同一轴心。3.如权利要求1所述的一种异形件表面Si掺杂多层DLC涂层的沉积系统，其特征在于：所述辅助阴极（3）的直径为100~500mm。4.如权利要求1所述的一种异形件表面Si掺杂多层DLC涂层的沉积系统的沉积方法，包含以下步骤：⑴将异形工件依次浸泡于石油醚、丙酮、酒精和去离子水中超声20 min，随后用氮气吹干，得到基底；⑵所述基底悬挂于异形件表面Si掺杂多层DLC涂层的沉积系统的样品架（4）上，并置于真空腔室（1）之中，在外围放置辅助阴极（3），密闭抽真空至3×10-3 Pa以下；⑶在所述辅助阴极（3）与所述基底之间通过样品台（2）上的进气口（5）和表面蜂窝孔引入氩气，采用高压脉冲直流电源对所述辅助阴极（3）施加负偏压，进而对所述基底进行清洗，并且预热基底；⑷清洗结束，通过所述进气口（5）和所述表面蜂窝孔通入硅烷和氩气的混合气体，采用高压脉冲直流电源对所述辅助阴极（3）施加负偏压，以等离子体浸没注入方式在所述基底上进行沉积，得到厚度为50~1000 nm的Si中间层；⑸通过所述进气口（5）和所述表面蜂窝孔通入乙炔气，采用低压脉冲直流电源对所述辅助阴极（3）施加负偏压，以等离子体增强化学气相沉积方式在所述Si中间层上进行沉积，得到厚度超过10 μm的交替Si掺杂的多层DLC涂层，自然冷却后取样即可。5.如权利要求4所述的一种异形件表面Si掺杂多层DLC涂层的沉积系统的沉积方法，其特征在于：所述步骤⑴中异形工件是指平面模具、刀具、轴承、齿轮、钻头中的一种。6.如权利要求4所述的一种异形件表面Si掺杂多层DLC涂层的沉积系统的沉积方法，其特征在于：所述步骤⑶中所述辅助阴极（3）与所述基底之间为同电位关系、绝缘关系和异电位关系中的一种。7.如权利要求4所述的一种异形件表面Si掺杂多层DLC涂层的沉积系统的沉积方法，其特征在于：所述步骤⑶中清洗条件是指负偏压5~10kV，脉冲频率为1~2kHz，氩气流量为100~500 sccm，真空度保持为1~8 Pa，清洗时间为10~60 min。8.如权利要求6所述的一种异形件表面Si掺杂多层DLC涂层的沉积系统的沉积方法，其特征在于：所述辅助阴极（3）与所述基底之间为异电位关系时，施加在所述基底上的负偏压为500~1000 V。9.如权利要求4所述的一种异形件表面Si掺杂多层DLC涂层的沉积系统的沉积方法，其特征在于：所述步骤⑷中Si中间层的沉积条件是指负偏压10~20 kV，脉冲频率为1~2 kHz，氩气气流量为100~500 sccm和硅烷气流量为20~100 sccm，真空度为10~20 Pa，持续时间为10~40 min。10.如权利要求4所述的一种异形件表面Si掺杂多层DLC涂层的沉积系统的沉积方法，其特征在于：所述步骤⑸中交替Si掺杂的多层DLC涂层的沉积条件是指负偏压为500~1200V，脉冲频率为100~ 2000 Hz，氩气气流量为100~300 sccm、硅烷气流量为20~100 sccm、乙炔气流量为50~300 sccm、真空度为12~20 Pa、沉积时间为30~600 min。