一种导电耐磨自润滑碳基薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电耐磨自润滑碳基薄膜及其制备方法，属于硬质薄膜技术领域。本发明专利技术所述制备方法创新地将纳米二维层状结构引入非晶碳基薄膜中，在碳基薄膜优良的耐磨自润滑特性基础上获得优异的导电性能。本发明专利技术所述方法采用高功率脉冲磁控溅射技术，通过工艺调控使非晶碳基薄膜中碳原子呈二维层状排列，同时在碳基薄膜中同时掺杂非金属元素N和金属元素Ni，使薄膜形成纳米晶‑非晶复合结构，充分发挥复合元素之间的协同作用，缓解薄膜内应力，提高薄膜导电性和减摩耐磨特性。此外，所述方法无需制备产品无需后处理工序，制备流程简单可控，可实现工业化大规模生产。本发明专利技术还公开了所述方法制备的导电耐磨自润滑碳基薄膜。

【技术实现步骤摘要】
一种导电耐磨自润滑碳基薄膜及其制备方法
本专利技术涉及硬质薄膜
，具体涉及一种导电耐磨自润滑碳基薄膜及其制备方法。
技术介绍
非晶碳基薄膜(Amorphouscarbon，a-C)是一类由石墨结构sp2杂化键碳原子和金刚石结构sp3杂化键碳原子相互混杂组成的亚稳态非晶物质，因其硬度高，摩擦系数低，承载能力强和在大气、水等环境中具有良好的自适应减摩耐磨特性，被认为是一种理想的耐磨自润滑薄膜材料，在航空航天、电子机械、现代轨道交通系统等领域具有广阔的应用前景。随着科技的发展，越来越多的机械关键核心部件如电力电子系统集电环、电磁轨道炮的导轨、MEMS等，需要在滑动电接触摩擦条件下运行，由于电因素的引入，电接触载流摩擦磨损需要在传统机械摩擦磨损的基础上考虑电场、电流甚至电弧对滑动摩擦副的影响。作为面向载流摩擦磨损应用的表面防护涂层，碳基薄膜不仅需要具有良好的力学性能，较低的接触电阻，还必须具有优良的减摩耐磨和热稳定性。因此，如何实现高导电、高耐磨和自润滑碳基薄膜的可控制备对发展高可靠性关键摩擦副零部件表面防护具有十分积极的意义。掺杂异质元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电耐磨自润滑碳基薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)基体预处理：将处理干净后的基体置于真空环境中，随后通入氩气并在基体上施加负偏压，通过辉光放电产生等离子体对基体表面进行离子蚀刻；/n(2)沉积梯度过渡层：通入氮气并调节Cr靶功率至500～600W，在离子蚀刻后的基体表面沉积金属CrN层，随后开启高纯石墨靶高功率脉冲电源并梯度提升功率至30kW，同时降低Cr靶功率，在沉积的金属CrN层上继续沉积金属碳化物CrC

【技术特征摘要】
1.一种导电耐磨自润滑碳基薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)基体预处理：将处理干净后的基体置于真空环境中，随后通入氩气并在基体上施加负偏压，通过辉光放电产生等离子体对基体表面进行离子蚀刻；
(2)沉积梯度过渡层：通入氮气并调节Cr靶功率至500～600W，在离子蚀刻后的基体表面沉积金属CrN层，随后开启高纯石墨靶高功率脉冲电源并梯度提升功率至30kW，同时降低Cr靶功率，在沉积的金属CrN层上继续沉积金属碳化物CrCxNy层；
(3)沉积功能碳基薄膜：将步骤(2)沉积梯度过渡层后的基体加热并控制负偏压，开启镶嵌有金属Ni的高纯石墨靶高功率脉冲电源，通入氮气并在步骤(2)所述CrCxNy层上方沉积功能碳基薄膜层，即得所述导电耐磨自润滑碳基薄膜。


2.如权利要求1所述的导电耐磨自润滑碳基薄膜的制备方法，其特征在于，所述基体包括铜合金、铝合金、钛合金、模具钢、不锈钢中的至少一种。


3.如权利要求1所述的导电耐磨自润滑碳基薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述真空环境的气压≤5×10-3Pa。


4.如权利要求1所述的导电耐磨自润滑碳基薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述基体预处理过程中，通入氩气后的气压为1～1.5Pa，在基体上施加负偏压≥800V，对基体表面进行离子蚀刻的时间为20～30min。
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【专利技术属性】
技术研发人员：许伟，王磊，苏一凡，唐春梅，汪唯，王红莉，林松盛，代明江，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44