CN109371360A - 一种应用于低温材料上的耐磨类金刚石涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及镀膜技术领域，具体地说是一种应用于低温材料上的耐磨类金刚石涂层的制备方法。一种应用于低温材料上的耐磨类金刚石涂层的制备方法，包括基材、金属底层、TAC薄膜层，其特征在于：具体步骤如下：S1：在基材的表面使用单极脉冲磁控溅射镀膜技术镀一层导电的金属底层；S2：在金属底层的表面运用FCVA镀膜技术镀一层高耐磨性的TAC薄膜层。同现有技术相比，使用常温下的FCVA技术，在非耐高温基材上镀一层类金刚石涂层，达到高耐磨的性能。FCVA技术可以在室温下沉积，又具有高耐磨性等特点，所以将其应用到非耐高温的产品上，可以大大提升产品的耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及镀膜技术领域，具体地说是一种应用于低温材料上的耐磨类金刚石涂层的制备方法。
背景技术
真空镀膜是真空应用领域的一个重要方面，它是以真空技术为基础，利用物理或化学方法，并吸收电子束、分子束、离子束、等离子束、射频和磁控等一系列新技术，为科学研究和实际生产提供薄膜制备的一种新工艺。简单地说，在真空中把金属、合金或化合物进行蒸发或溅射，使其在被涂覆的物体(称基板、基片或基体)上凝固并沉积的方法，称为真空镀膜。
众所周知，在某些材料的表面上，只要镀上一层薄膜，就能使材料具有许多新的、良好的物理和化学性能。真空镀膜是指在高真空的条件下加热金属或非金属材料，使其蒸发并凝结于镀件(金属、半导体或绝缘体)表面而形成薄膜的一种方法。例如，真空镀铝、真空镀铬等
真空镀膜一般都需要一定的高温条件下才能进行，并且因类金刚石薄膜的高硬度，导致此薄膜并不能良好沉积在塑料等基材上。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，采用纳峰国际专利的FCVA过滤阴极真空电弧技术，镀膜粒子为100％离化的等离子。在无需加热被镀工件的条件下，经过电磁场交互作用后，FCVA镀膜离子与普通镀膜PVD、CVD镀膜技术相比具有更高，更均匀的能量，从而在低温条件下可在工件表面形成致密、超高硬度、超强附着力的膜层，解决了其他传统镀膜技术不可避免的由于高温沉积而引发的众多问题。
为实现上述目的，设计一种应用于低温材料上的耐磨类金刚石涂层的制备方法，包括基材、金属底层、TAC薄膜层，其特征在于：具体步骤如下：
S1：在基材的表面使用单极脉冲磁控溅射镀膜技术镀一层导电的金属底层；
S2：在金属底层的表面运用FCVA镀膜技术镀一层高耐磨性的TAC薄膜层。
所述的基材为塑料、橡胶等低耐温材料中的一种。
所述的金属底层为使用磁控溅射技术沉积的金属层。
所述的TAC薄膜层为非晶四面体碳薄膜。
所述的FCVA镀膜技术为过滤阴极真空电弧镀膜技术。
所述的FCVA镀膜技术使用的是石墨靶材。
本发明同现有技术相比，使用常温下的FCVA技术，在非耐高温基材上镀一层类金刚石涂层，达到高耐磨的性能。FCVA技术可以在室温下沉积，又具有高耐磨性等特点，所以将其应用到非耐高温的产品上，可以大大提升产品的耐磨性。主要先在产品表面镀一层导电金属底层，再沉积使用FCVA技术镀一层高耐磨性的TAC膜层。金属底层一般是金属层，不具备耐磨性，但是可以增加产品和TAC膜层间的结合力，再镀一层TAC膜层。增加有耐磨性需求的非耐高温产品的使用寿命，可以达到缩减成本，提升产品质量的效果。
使用FCVA技术所制备的TAC-ONTM(非晶钻石膜，简称TAC)薄膜具有稳定的钻石结构，可形成钻石成分高达88％的sp3斜四方键合。该膜层具有低温沉积、超高硬度，超强附着力、低摩擦系数、化学性质稳定、耐磨损等特点。由FCVA技术产生的特殊无氢结构类钻石膜层可显著延长各类模具、工具、部件的使用寿命，并大幅降低生产维护成本，从而显著提高产能。
采用纳峰国际专利的FCVA过滤阴极真空电弧技术，镀膜粒子为100％离化的等离子。在无需加热被镀工件的条件下，经过电磁场交互作用后，FCVA镀膜离子与普通镀膜PVD、CVD镀膜技术相比具有更高，更均匀的能量，从而在低温条件下可在工件表面形成致密、超高硬度、超强附着力的膜层，解决了其他传统镀膜技术不可避免的由于高温沉积而引发的众多问题。
具体实施方式
传统的类金刚石薄膜的沉积方式主要是CVD，此技术要求产品导电性良好，且能耐受高温(工艺不同温度有不同，约200℃)。这两项，对于PC等塑料材料(耐温100℃左右，不导电)是不能满足的，因此不能实现在这类基材上的DLC膜沉积。
而此发明，首先是使用单极脉冲磁控溅射进行金属底层沉积。单极脉冲磁控溅射可以尽可能减少由镀膜产生的温升效应。再次，使用FCVA镀膜技术沉积TAC薄膜(非晶四面体碳膜，是类金刚石薄膜的一种)。因为此镀膜技术使用的是石墨靶材，100％的离子镀膜，因此通过对沉积了金属底层的基材施加一定的偏压，可以极大增强镀膜离子的能量，进行TAC薄膜的沉积。而因为镀膜过程中由于偏压带来的均匀的能量，使TAC与金属底层的结合非常牢固，并对金属底层有轰击作用，也一定程度上使底层更密实，弥补了由于磁控溅射过程中未加温带来的膜层疏松问题。
具体步骤如下：
S1：在基材的表面使用单极脉冲磁控溅射镀膜技术镀一层导电的金属底层；
S2：在金属底层的表面运用FCVA镀膜技术镀一层高耐磨性的TAC薄膜层。
基材为塑料、橡胶等低耐温材料中的一种。
金属底层为使用磁控溅射技术沉积的金属层。
TAC薄膜层为非晶四面体碳薄膜。
FCVA镀膜技术为过滤阴极真空电弧镀膜技术。
FCVA镀膜技术使用的是石墨靶材。
实施例一
简单的膜层制备实施例：
a.基材准备：PC透明塑料，使用工业清洗剂清洗(超声波清洗)，然后纯水冲洗，接着进行干燥，并进入70℃烘箱烘烤12h；
b.将准备好的基材装夹，并装入已经准备好的TAC镀膜腔体内；
c.抽气，至设定的真空度(一般设定为5.0E-5Torr)；
d.进行离子清洗，对产品表面进行离子刻蚀以得到更好的附着力；
e.底层镀膜：用单极脉冲磁控溅射，沉积金属层，靶材为Cr，膜厚1.0um；
f.TAC层镀膜：使用FCVA镀膜技术，沉积TAC层，靶材为石墨，膜厚1.2um。
实施例二
性能测试结果：通常使用百格测试、纳米硬度、橡皮摩擦测试来评判膜层的质量。
a.百格测试：使用百格刀，3M610胶带。测试结果：无膜层脱落，判定5B。
b.纳米硬度：使用安东帕纳米压痕仪，载荷4mN。测试结果：纳米硬度2520HV。
c.橡皮摩擦测试：使用Taber5750橡皮测试机，CS-10橡皮，载荷1kg，行程1英寸。测试结果：200次无明显划痕。
Claims (6)
1.一种应用于低温材料上的耐磨类金刚石涂层的制备方法，包括基材、金属底层、TAC薄膜层，其特征在于：具体步骤如下：
S1：在基材的表面使用单极脉冲磁控溅射镀膜技术镀一层导电的金属底层；
S2：在金属底层的表面运用FCVA镀膜技术镀一层高耐磨性的TAC薄膜层。
2.根据权利要求1所述的一种应用于低温材料上的耐磨类金刚石涂层的制备方法，其特征在于：所述的基材为塑料、橡胶等低耐温材料中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种应用于低温材料上的耐磨类金刚石涂层的制备方法，其特征在于：所述的金属底层为使用磁控溅射技术沉积的金属层。
4.根据权利要求1所述的一种应用于低温材料上的耐磨类金刚石涂层的制备方法，其特征在于：所述的TAC薄膜层为非晶四面体碳薄膜。
5.根据权利要求1所述的一种应用于低温材料上的耐磨类金刚石涂层的制备方法，其特征在于：所述的FCVA镀膜技术为过滤阴极真空电弧镀膜技术。
6.根据权利要求1所述的一种应用于低温材料上的耐磨类金刚石涂层的制备方法，其特征在于：所述的FCVA镀膜技术使用的是石墨靶材。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190222 |