一种无氢型非晶碳膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无氢型非晶碳膜，包括无氢型非晶碳膜、Cr

A preparation method of amorphous carbon film without hydrogen

【技术实现步骤摘要】
一种无氢型非晶碳膜的制备方法
本专利技术涉及一种无氢型非晶碳膜的制备方法。
技术介绍
无氢型非晶碳膜具有高硬度(>20GPa)、低摩擦系数(<0.1)、优异的耐磨性能、高红外透过率以及良好的耐腐蚀能力等特点，近年来受到了研究人员们的广泛关注，被广泛用于航天、机械、红外成像等领域。无氢型非晶碳膜的微观结构和机械性能高度取决于其内部碳原子的结合状态，例如sp3/sp2键比例以及各类“碳基团”的分布等。目前，大多数无氢型非晶碳膜可以通过磁控溅射、阴极电弧沉积或脉冲激光沉积等技术方法获得。其中，磁控溅射方法是制备无氢型非晶碳膜的主要方法之一。现有的磁控溅射技术中，连接在靶材(石墨C或铬Cr)以及待镀工件(基体)上的电源配置多为“连续直流/连续直流”或“连续直流/脉冲直流”型。相比连续直流电源而言，连接在待镀工件上的脉冲直流电源具有更多的可调节参数，如频率、占空比等。这些额外的可调节参数将影响非晶碳膜的sp3/sp2键比例以及各类“碳基团”的分布情况从而对无氢型非晶碳膜的性能调整起到关键作用。同时，对于连接在靶材上的电源，脉冲直流电源较之连续直流电源拥有更大的瞬间功率，可以有效提高离化率(离子/原子比)和入射粒子的能量。在脉冲反向(脉冲关)周期中，电子轰击靶材表面，可以对集聚在表面的离子(正)电荷进行中和，避免靶面起弧起因的靶材颗粒飞溅现象，影响成膜质量。因此，在沉积无氢型非晶碳膜的过程中使用“脉冲直流/脉冲直流”型的配置是非常有益的。然而，这种配置在实际应用中会引入其它问题。为保持产品的稳定性，两组脉冲直流电源需要额外的同步器设为同频率同相位工作模式。同时，在该种电源配置模式下，等离子体离化率低，带电离子轰击基体的能量将降低，使得碳膜的质量相应下降。因此，如何提供一种为了得到更好的镀层性能而在镀制无氢型非晶碳膜过程中而使用“脉冲直流/脉冲直流”靶材/基体电源配置时出现的需要同步器以及等离子体离化率低、带电离子轰击能量不足等问题的无氢型非晶碳膜的制备方法，是本专利技术要决解的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺陷和问题，本专利技术目的是提供了一种为了得到更好的镀层性能而在镀制无氢型非晶碳膜过程中而使用“脉冲直流/脉冲直流”靶材/基体电源配置时出现的需要同步器以及等离子体离化率低、带电离子轰击能量不足等问题的无氢型非晶碳膜的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种无氢型非晶碳膜，包括无氢型非晶碳膜、CrxC过渡层、C粘结层和钢制基体，所述钢制基体的上面表设有C粘结层，所述C粘结层上设有CrxC过渡层，所述CrxC过渡层的上表面设有无氢型非晶碳膜。一种无氢型非晶碳膜的制备方法，该方法包括以下步骤：三、待镀工件准备将镜面抛光的钢制待镀工件先后置于丙酮、异丙醇溶液中，分别进行超声波清洗10分钟后用干燥氩气吹干，以去除所述待镀工件表面附着油污、杂质等；四、待镀工件离子清洗活化(3)将所述处理后的待镀工件置于真空室内旋转基体台上固定，将所述真空室腔体抽真空至2×10-3Pa后通入高纯氩气(99.9％纯度)，并使真空室的压强维持在3Pa；(4)将基体偏压装置打开，对所述待镀工件施加非对称双极中频脉冲直流负偏压(固定电压模式)500V(250kHz频率，40％占空比)30分钟，以电离氩气产生Ar+离子轰击清洗所述待沉积工件表面；三、靶材清洗(1)关闭所述待镀工件上所加偏压，减小通入所述腔体的氩气流量，使所述真空室腔体真空度维持在0.5Pa；(2)将靶材偏压装置打开，分别对C和Cr靶材施加非对称双极中频脉冲直流负偏压(固定功率模式)800W(120kHz频率，10％占空比)15分钟，以产生Ar+离子清洗所述靶材表面；四、镀膜过程(1)维持所述腔体真空度0.5Pa，对所述Cr靶材施加非对称双极中频脉冲直流负偏压(固定功率模式)300W(120kHz频率，10％占空比)，同时对待沉积工件施加非对称双极中频脉冲直流负偏压200V电压(250kHz频率，40％占空比)15分钟，以沉积Cr粘结层；(2)在30分钟内缓慢匀速升高加在C靶上的所述非对称双极中频脉冲直流负偏压(固定功率模式)从0W到800W(120kHz频率，10％占空比)，同时减小待沉积工件施加非对称双极中频脉冲直流负偏压至110V电压(250kHz频率，40％占空比)以沉积CrxC过度层；(3)在3分钟内缓慢匀速降低加在Cr靶上的所述非对称双极中频脉冲直流负偏压从300W到0W(120kHz频率，10％占空比)，维持所述加在C靶材上的功率800W(120kHz频率，10％占空比)及基体负偏压(110V，250kHz频率，40％占空比)不变2小时。进一步，所述氩气的纯度为99.9％。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术靶材和基体非对称双极双中频脉冲电源“时间-电压”曲线示意图。图2为本专利技术无氢型非晶碳膜的结构示意图。附图标记说明：1为无氢型非晶碳膜，2为CrxC过渡层，3为C粘结层、4为钢制基体。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本专利技术所揭示内容的精神，任何所属
技术人员在了解本
技术实现思路
的实施例后，当可由本
技术实现思路
所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本
技术实现思路
的精神与范围。本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本专利技术，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。如图2所示，本专利技术公开的一种无氢型非晶碳膜，包括无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无氢型非晶碳膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n一、待镀工件准备/n将镜面抛光的钢制待镀工件先后置于丙酮、异丙醇溶液中，分别进行超声波清洗10分钟后用干燥氩气吹干，以去除所述待镀工件表面附着油污、杂质等；/n二、待镀工件离子清洗活化/n(1)将所述处理后的待镀工件置于真空室内旋转基体台上固定，将所述真空室腔体抽真空至2×10

【技术特征摘要】
1.一种无氢型非晶碳膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
一、待镀工件准备
将镜面抛光的钢制待镀工件先后置于丙酮、异丙醇溶液中，分别进行超声波清洗10分钟后用干燥氩气吹干，以去除所述待镀工件表面附着油污、杂质等；
二、待镀工件离子清洗活化
(1)将所述处理后的待镀工件置于真空室内旋转基体台上固定，将所述真空室腔体抽真空至2×10-3Pa后通入高纯氩气，并使真空室的压强维持在3Pa；
(2)将基体偏压装置打开，对所述待镀工件施加非对称双极中频脉冲直流负偏压，在固定电压模式下500V，脉冲30分钟，以电离氩气产生Ar+离子轰击清洗所述待沉积工件表面；
三、靶材清洗
(1)关闭所述待镀工件上所加偏压，减小通入所述腔体的氩气流量，使所述真空室腔体真空度维持在0.5Pa；
(2)将靶材偏压装置打开，分别对C和Cr靶材施加非对称双极中频脉冲直流负偏压800W，脉冲15分钟，以产生Ar+离子清洗所述靶材表面；
四、镀膜过程
(1)维持所述腔体真空度0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，刘晓阳，张钦辉，张海峰，
申请(专利权)人：北京首量科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11