一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺，包括将基底材料装配在真空容器内，对真空容器进行抽真空，抽真空后先采用离子束清洗工艺对基底材料的表面进行离子束清洗处理，然后再采用纯离子真空镀膜工艺对离子束清洗处理后的表面进行纯离子真空镀膜处理，所镀膜层为类金刚石Ta‑C膜层。本发明专利技术提供的上述技术方案，在纯离子真空镀膜前，采用离子束清洗工艺对基底材料的表面进行清洗处理，使得基底材料表面吸附的气体分子被完全去除，这样显著提高膜层材料的结合强度。同时，纯离子真空镀膜的镀膜工艺温度要求较低，满足绝缘材料的耐温性能需求。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺
本专利技术涉及材料表面处理领域，具体涉及一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺。
技术介绍
类金刚石DLC（DiamondLikeCarbon）膜层，是以碳元素为组成元素，以SP3和SP2键的形式结合而生成的非晶态结构，是含有类似金刚石结构的非晶碳膜。膜层兼具了金刚石和石墨的优良特性，而具有高硬度、耐腐蚀、良好光学性能以及优秀的摩擦学特性。类金刚石膜层可以广泛的应用在半导体、消费电子、精密模具、切削导体、军工航天、卫生医疗等行业。现有的主流的DLC的制作方法有真空磁控溅射(Sputter)和化学气相沉积（CVD，ChemicalVaporDeposition）两种方法，现有方法制作的类金刚石膜层中，金刚石SP3键的含量在20%～30%左右，是含有一定金刚石成分的非晶碳膜。上述方式获取的类金刚石膜层存在以下缺陷：不耐高温，最高工作温度<200℃，高于200℃，膜层很快会碳化而剥落；膜层和基底的结合力相对较弱；膜层疏松，不致密。为解决现有真空镀膜中的结合力的问题，通常采用加热的方法：提高真空镀膜温度至400℃以上，增加分子热运动能力，提高膜层结合力和致密度。但是由于大部分绝缘材料，特别是塑料，耐温通常在200℃以下，无法承受真空镀膜高温，所以对于绝缘材料基底产品，特别是塑料、树脂等材料，现有的真空镀膜技术无法有效提高膜层的结合力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺。本专利技术采用的技术方案是：一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺，其特征在于：将基底材料装配在真空容器内，对真空容器进行抽真空，抽真空后先采用离子束清洗工艺对基底材料的表面进行离子束清洗处理，然后再采用纯离子真空镀膜工艺对离子束清洗处理后的表面进行纯离子真空镀膜处理，所镀膜层为类金刚石Ta-C膜层。详细的方案为：纯离子真空镀膜处理工艺过程中可以向真空容器内注入工艺气体，所述工艺气体包括：Ar、C2H2、C2H4、C2H6。纯离子真空镀膜处理中阴极镀膜靶材为高纯石墨靶材，离子束清洗处理的电压为300～5000V，Ar离子能量：200～5000eV，基底材料包括金属、合金、玻璃、树脂、塑料，陶瓷。纯离子真空镀膜处理中纯离子电流参数为20～300A，纯离子真空镀膜处理中电磁过滤管的直径为0.1～0.8m，长度为0.2～1.5m，电磁过滤管内的过滤磁场为30～3000Gs。纯离子真空镀膜过程中电磁扫描磁场为10～3000Gs。所镀膜层厚度为0～50um。基底材料在进行纯离子真空镀膜处理时对基底材料施加的偏压为-10000～0V。基底材料在进行纯离子真空镀膜处理时真空容器内温度为0～150℃，真空容器进行抽真空的真空度范围为10-1～10-5Pa。基底材料上所镀的膜层为层状结构，各层的材料组成相同或相异。相邻层进行镀膜之前，可以进行离子束清洗处理。与现有技术相比，本专利技术提供的上述技术方案，在纯离子真空镀膜前，采用离子束清洗工艺对基底材料的表面进行清洗处理，使得基底材料表面吸附的气体分子被完全去除，这样显著提高膜层的结合强度。同时，纯离子真空镀膜的镀膜温度要求较低，满足绝缘材料的耐温性能需求。附图说明图1为纯离子真空镀膜系统的结构示意图。100-真空容器、200-基底材料、300-离子束清洗设备、410-纯离子镀膜设备、411-等离子触发装置、412-阴极、413-阳极、420-电磁过滤装置、430-电磁扫描装置、500-抽真空装置。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本专利技术的一种或几种具体的实施方式，并不对本专利技术具体请求的保护范围进行严格限定。如在本文中所使用，术语“平行”、“垂直”等等词语不限于其严格的几何定义，而是包括对于机加工或人类误差合理和不一致性的容限。结构如图1所示，其为本专利技术进行镀膜的真空镀膜系统，包括真空容器100，真空容器100与抽真空装置500相连接，真空容器100内设置有用于装配待镀膜的基底材料200的装配装置，真空容器100上还设置有离子束清洗设备300和纯离子镀膜设备410。具体的离子束清洗设备300和纯离子镀膜设备410对应布置在真空容器100的侧壁上。装配装置与调节装置相连接，调节装置调节基底材料100进行转动，使得基底材料100待处理表面能够与离子束清洗设备300、纯离子镀膜设备410相对应布置。装配装置与偏压电源相连接。详细的，纯离子镀膜设备410包括阴极412、阳极413、等离子触发装置411，等离子触发装置411通过电磁过滤装置420与真空容器100相连接。电磁过滤装置420出口端设置有电磁扫描装置430。电磁过滤装置420包括弧度为30°～180°的过滤管，过滤管上设置有过滤磁场装置，过滤管的长度为0.2m～1.5m，过滤管的直径为0.1m～0.8m。电磁扫描装置430包括过滤管出口端顺延布置的直管，直管的直径与过滤管保持一致，直管上设置有扫描磁场装置。基底材料采用底座支撑式或吊挂式装配在真空容器内。偏压电源为-10000V～0V的负压电源。过滤管的材质可以为不锈钢、纯铜、铜合金、铝合金。采用上述真空镀膜系统实现材料表面金属化的实例具体如下：实施例1基底材料为不锈钢，将基底材料在真空容器内通过装配装置进行夹装，启动抽真空装置对真空容器进行抽真空，使得真空容器内的压力为10-4Pa量级，调节旋转结构转动使得基底材料的待处理面与离子束清洗装置相对应布置，采用离子束清洗工艺对基底材料的表面进行离子束清洗处理，离子束清洗处理的电压为5000V，Ar离子能量：5000eV。离子束清洗结束后，转动基底材料使得清洗处理后的表面与纯离子真空镀膜设备相对应布置，基底材料连接-10000V的负压电源，控制真空容器内温度为150℃。采用高纯石墨作为阴极的镀膜靶材，等离子体触发装置采用压缩气体或者马达驱动，纯离子电流参数为100A；调节过滤磁场装置，使得过滤管内的磁场为：3000Gs；调节扫描磁场装置，使得扫描磁场为：3000Gs；使得基底材料上所镀膜层的厚度为5微米。实施例2基底材料为铝合金，将基底材料在真空容器内通过装配装置进行夹装，启动抽真空装置对真空容器进行抽真空，使得真空容器内的压力为10-3Pa量级，调节旋转结构转动使得基底材料的待处理面与离子束清洗装置相对应布置，采用离子束清洗工艺对基底材料的表面进行离子束清洗处理，离子束清洗处理的电压为1000V，Ar离子能量：1000eV。离子束清洗结束后，转动基底材料使得清洗处理后的表面与纯离子真空镀膜设备相对应布置，基底材料连接-500V的负压电源，控制真空容器内温度为80℃。采用高纯石墨作为阴极的镀膜靶材，等离子体触发装置采用压缩气体或者马达驱动，纯离子电流参数为300A；调节过滤磁场装置，使得过滤管内的磁场为：100Gs；调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺，其特征在于：将基底材料装配在真空容器内，对真空容器进行抽真空，抽真空后先采用离子束清洗工艺对基底材料的表面进行离子束清洗处理，然后再采用纯离子真空镀膜工艺对离子束清洗处理后的表面进行纯离子真空镀膜处理，所镀膜层为类金刚石Ta-C膜层。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺，其特征在于：将基底材料装配在真空容器内，对真空容器进行抽真空，抽真空后先采用离子束清洗工艺对基底材料的表面进行离子束清洗处理，然后再采用纯离子真空镀膜工艺对离子束清洗处理后的表面进行纯离子真空镀膜处理，所镀膜层为类金刚石Ta-C膜层。


2.根据权利要求1所述的耐高温类金刚石膜层的生产工艺，其特征在于：纯离子真空镀膜处理工艺过程中可以向真空容器内注入工艺气体，所述工艺气体包括：Ar、C2H2、C2H4、C2H6。


3.根据权利要求2所述的耐高温类金刚石膜层的生产工艺，其特征在于：纯离子真空镀膜处理中阴极镀膜靶材为高纯石墨靶材，离子束清洗处理的电压为300～5000V，Ar离子能量：200～5000eV，基底材料包括金属、合金、玻璃、树脂、塑料，陶瓷。


4.根据权利要求3所述的耐高温类金刚石膜层的生产工艺，其特征在于：纯离子真空镀膜处理中纯离子电流参数为20～300A，纯离子真空镀膜处理中电磁过滤管的直径为0.1～0.8m，长度为0.2～1.5m，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张心凤，夏正卫，范宏跃，
申请(专利权)人：安徽纯源镀膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34