用包含四面体碳涂层的多层结构涂覆的基底制造技术

本发明专利技术涉及至少部分涂覆有多层结构的金属基底（１１）。多层结构包括沉积于所述基底（１１）上的中间层（１４）和沉积于所述中间层上的四面体碳层（１６）。该中间层包括至少一层杨氏模量低于２００ＧＰａ的无定形碳层，并且四面体碳层具有高于２００ＧＰａ的杨氏模量。本发明专利技术还涉及一种改善四面体碳层对基底的附着的方法以及涉及弥合金属基底的杨氏模量和沉积于所述金属基底上的四面体碳涂层的杨氏模量之间差距的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设计用包含沉积于基底上的中间层和沉积于中间层上的四面体碳层的多层结构涂覆的金属底。所述中间层包括无定形碳层。
技术介绍
术语类刚石碳(DLC)描述了包含具有类似于金刚石的结构和性能的碳的一组材料。类金刚石碳涂层的一些例子为a~C、 a~C: H、 i-C、 ta~C和ta-C: H涂层。由于DLC具有许多吸引人的性能，包括高硬度、化学惰性、高热导率、良 好的电和光性能、生物适应性以及优异的摩擦学行为，DLC作为涂层材料已经吸 引了相当大的关注。通过sp3键合的分数给出了 DLC涂层的大致分类方法。四面体碳涂层具有 高的sp3键合分数，而诸如a~C或a-C: H的无定形碳涂层的较低的sp3键合 分数以及较高的sp2键合分数。氢含量给出了第二分类方法。DLC涂层可以分为无氬化涂层(ta~C和a~C) 以;SJl^j^层(ta~C: H和a~C: H )。四面体碳涂层的组显示了许多有益的性能，例如高現变(类似于金刚石的 現变)和高杨氏模量。这些性能使得四面体碳涂层对许多要求耐磨的应用很理想。然而，由于压应力和sp'键合成正比，四面体碳涂层中的压应力很高。涂层中巨大的压应力限制了涂层对M的附着并且限制了涂层的总体膜厚度。专利技术概要本专利技术的一个目的是避免现有技术的缺陷。本专利技术的另一个目的是提供用包含硬的四面体碳层并对金属基底有良好附着的多层结构涂覆的金属基底。本专利技术的再一个目的是提^""种用包含中间层和四面，层的多层结构涂 覆的金属絲，其中中间层弥合了金属M和四面^^之间杨^^莫量上的差 距。##本专利技术的第一方面，提供了至少部分用多层结构涂覆的金属M。多 层结构包括中间层和四面 层。中间层^^于J^Jl，四面^t^沉积于中间层上。中间层包括至少一层杨^^量低于200GPa的无定形碳层以及具有高于 200GPa的杨氏模量的四面^^i:。多层结构可以包括许多周期，每一周期包括包含至少一层杨氏模量低于 200GPa的无定形碳层的中间层和杨^^莫量高于200GPa的四面^t^。周期的数 目可以在2和100之间，例如在2和30之间，比如10或15。四面M层的杨氏模量范围伏选在200和800 GPa之间。更M四面M 层具有至少300GPa的杨氏模量，例如400GPa、 500GPa或600GPa。四面M层的硬;1M高于20 GPa。四面 ^的>^>1的怖&范围在20 GPa和80GPa之间。更优选，四面，层的硬度为至少30 GPa，例如40 GPa、 50 GPa或60 GPa。四面M的sp3键合的碳的分数M高于50%,例如在50%和90°/之间，比 如80%。四面^^J:可以包括非氢化四面M (ta~C)或氬"化四面体暖(ta~C: H )。 在氬化四面体碳的情况下，氬^1伊C^低于20 at%，例如IO at%。M的四面^^包括具有高的sp3键合^^数的无氬化四面^^( ta~C), 例々口 80%的sp3^^^"^^数。可以通过多种不同技^y冗积四面^Ml层。M的沉积技术包括离子岸j冗积、助神、 ^冗积、诸如过滤的或未it^虑的 电5(B^F、的电 &^P、、诸如增强等离子，助化学^i目^^的化学^目^^以为了影响才娥本专利技术的多层结构的诸如电导性的性能，可以用金^#^四 面M层。原则上^f可金属都可考虑用作掺杂剂。^t絲剂包^—种或多种i^度金属，例如Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、 Re、 Fe、 Co、 Ir、 Ni、 Pd和Pt。别的掺杂剂可以包含B、 Li、 Na、Si、 Ge、 Te、 0、 Mg、 Cu、 Al、 Ag和Au。 伊逸的掺杂剂是W、 Zr和Ti。四面^ti^具有高于0. 5 jum，例如ljum的;^度。 无定形絲无定形^具有〗氐于200GPa的杨氏模量。无定形凝可以包括无定形氲4b^( a~C: H )层或絲刚石纳米复^( DLN)层。无定形IUt^ (a~C: H) ^i^具有低于40%的sp3键合^^数。更她sp3 键合粉数低于30%。氲^1:^^ 20和40%^间，例如30%。无定形t/f械层(a-C: H)的硬度微在15 GPa和25 GPa之间。更^iL 定形氬4b^ (a~C:H)的石^1在18 GPa和25 GPa之间。M刚石納米复合物(DLN)层包括C、 H、 Si和O的无定形结构。1， 类金刚石纳米复合涂层包括两个互穿网络a~C: H和a-Si: 0。絲刚石纳米复合 涂层是商业上已知的诸如DYLYN^的涂层。M刚石纳米复合层的石^l^j^在10 GPa和20 GPa之间。^^内米复合組"^包含在C、 Si和0的总量中所占比例为40-90 at%的 C、 5—40 at。/。的Si以及5-25 at。/。的0。M^r刚石纳米复合组^^包含a-C: H和a-Si: 0的两个互穿网络。可以进一步用诸如1±>度金属的金皿杂无定形碳层(a"C:H层或DLN层)， 例如Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、 Re、 Fe、 Co、 Ir、 Ni、 Pd和Pt。其'它掺杂剂可以包括B、 Li、 Na、 Si、 Ge、 Te、 0、 Mg、 Cu、 Al、 Ag和Au。优选的掺杂剂是W、 Zr和Ti。无定形^g^i^具有高于0. 5 pm，例如高于lnm的厚度。 多层结构的厚度怖&高于0，5 nm或高于l iam，例如2 um或3 jam。絲可以包^f^可金属M，是挠性的狄刚性的。絲的例子包^4膝 《、赠妙絲、铝或^4r絲、絲钬妙絲或铜和4^^0才Mt本专利技术的多层涂层特别适于应用于气阀枳构元件，例如梃杆、活塞销、 指状件、指状随动件、凸轮轴、摇臂、活塞、活塞环、齿轮、阀、阀#升降才赠。为了进一步增强四面^t&对金属M和/或多层结构对金属基底的附着力，在中间层^^、之前，可以把附加的附着^i^^^、于金属絲上。 附着^iM"可以包^fW可金属。伊述附着^ ^包含至少一种选自#周期表IVB M素、VB ;^L素和 VIB就素的元素。伊遞的中间层包含Ti和/或Cr。或者，附着m^包含多于一层，例如两层或更多^T属层，#~~层包含 选自硅、周期表IVB族元素、VB航素以及VIB;^L素的金属，例如Ti或Cr层。可舰，附着^M可以包^"层或多层选自硅、周棘IVB;^L素、VB 就素以及VIB就素的金属的碳4緣、f/f膽、碳H/f綠、碳氧4緣、氧氮 化物、MJU欲(oxycarbonitride)的层。一些例子是T.iN、 CrN、 TiC、 Cr2C3、 TiON 、 TiCN和CrCN。而且，附着^J:可以包^-层或更多层选自硅、周棘IVB;^L素、VB 方^L素以及VIB;^L素的金属的金属层与一层或多层选自硅、周棘IVB;^L 素、VB就素以及VIB就素的金属的碳化物、氮化物、碳氮化物、碳氧化物、 氧氮化物、M氮^^的层的^^可组合。中间层的一些例子包括金属层与金^^化物的组合，金属层与金属氮^^ 的组合，金属层与金M氮化物的组合，金属层、金^^f匕物层与金属层的组 合以及金属层、金属氮4德层与金属层的组合。附着舰层的厚度艇在1 nm和100本文档来自技高网...

【技术保护点】
至少部分涂覆有多层结构的金属基底，所述多层结构包括沉积于所述基底上的中间层和沉积于所述中间层上的四面体碳层，所述中间层包含至少一层杨氏模量低于２００ＧＰａ的无定形碳层，所述四面体碳层具有高于２００ＧＰａ的杨氏模量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E德肯彭尼尔，
申请(专利权)人：贝卡尔特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]