一种多层导电纳米涂层及其生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种多层导电纳米涂层及其生产工艺，包括由内至外依次布置的A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7膜层，其中A1膜层和A4膜层的元素组成包括Cr，A2膜层和A5膜层的元素组成包括Cr和Ni，A3膜层和A6膜层的元素组成包括Cu，A7膜层的元素组成包括Ag，A1膜层和A4膜层采用纯离子镀膜法制备得到，A2膜层、A3膜层、A5膜层、A6膜层和A7膜层采用磁控溅射法制备得到。本发明专利技术提供的金属纳米涂层，兼具导电性好、耐腐蚀、膜基结合力高和耐磨性能好的优异特性。

【技术实现步骤摘要】
一种多层导电纳米涂层及其生产工艺
本专利技术涉及纳米涂层生产领域，具体涉及一种多层导电纳米涂层及其生产工艺。
技术介绍
工业上经常会遇到在不改变原有零部件材料的前提下改善导电性能，为了提高材料的导电性或使绝缘材料表面导电，通常在其表面制备一层导电性良好的金属层。传统制备的方法是使用电镀、化学镀等方法在材料表面镀Al、Cu、Ag、Au等，厚度几微米到几百微米。众所周知，电镀化学镀产生的废液对环境污染严重，另外技术层面还存在如下缺点：1、膜层的纯度低，容易受到污染。电镀、化学镀的整个过程都是在溶液中进行的，在镀膜过程中溶液中往往会掺杂着许多的其他元素，如Fe、Si、P、N等，使得被镀膜层不纯净，达不到良好的导电效果。2、膜层内部缺陷较多，电镀、化学镀膜层在生长过程中往往会夹杂一定量的微孔，膜层的致密度下降，对于膜层后续的导电性和耐磨性能均产生一定的影响。3、膜层与基体材料的结合力较差，由于电镀、化学镀在正式成膜前表面容易受到污染，且工艺本身的特点受限，膜层与基体材料的结合力较差。4、绝缘材料表面镀膜困难，和真空镀膜原理类似，电镀时工件表面通常会施加负偏压吸引电镀液中的阳离子成膜，由于绝缘材料表面不导电，加载的负偏压并不能施加在工件上，因此，电镀的方法在绝缘材料上基本不能成膜，化学镀是通过化学药剂本身的反应在工件表面成膜，对于绝缘材料成膜也比较困难。5、无法实现多层不同结构的叠加，受工艺条件的限制，一般配制好的溶液只能含有同一种金属元素或几种金属元素的复合溶液，对于想制备多层结构的膜层，湿式的电镀化学镀方法基本上无法实现。因此，有必要针对上述问题进行解决，提供一种可以在金属和绝缘材料表面制备导电性好、耐腐蚀、膜基结合力高、耐磨性能好的纳米涂层的方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多层导电纳米涂层，其方案如下：一种多层导电纳米涂层，其特征在于：包括由内至外依次布置的A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7膜层，其中A1膜层和A4膜层的元素组成包括Cr，A2膜层和A5膜层的元素组成包括Cr和Ni，A3膜层和A6膜层的元素组成包括Cu，A7膜层的元素组成包括Ag，A1膜层和A4膜层采用纯离子镀膜法制备得到，A2膜层、A3膜层、A5膜层、A6膜层和A7膜层采用磁控溅射法制备得到。具体的：A1膜层的厚度为0.05-0.4μm，A2膜层和A5膜层的厚度为0.1-0.5μm，A3膜层和A6膜层的厚度为0.2-0.8μm，A7膜层的厚度为0.5-2μm。A1膜层中元素组成和原子占比为：Cr:95%-99%、N:0.5%-3%、O:0.5%-2%；A2膜层中元素组成和原子占比为：Ni:74%-84%、Cr:14%-24%、N:0%-1%、O:0%-1%；A3膜层中元素组成和原子占比为：Cu:98%-99%、N:0.5%-1%、O:0.5%-1%；A4膜层中元素组成和原子占比为：Cr:98%-99.5%、N:0.25%-1%、O:0.25%-1%；A5膜层中元素组成和原子占比为：Ni:74.5%-84.5%、Cr:14.5%-24.5%、N:0%-0.5%、O:0%-0.5%；A6膜层中元素组成和原子占比为：Cu:98%-99%、N:0.5%-1%、O:0.5%-1%；A7膜层中元素组成和原子占比为：Ag:99%-99.5%、N:0.25%-0.5%、O:0.25%-0.5%。本专利技术还提供了一种多层导电纳米涂层的生产工艺，包括如下操作：将清洁后的基体装配在真空腔室内的夹具上，对真空腔室进行抽真空并对镀膜设备进行除杂处理，打开磁过滤弯管上PIC过滤挡板，开启PIC弧电源，采用PIC-Cr靶在基体上制备A1膜层，A1膜层制备好后，关闭PIC过滤挡板，从NiCr溅射靶进气口充入Ar，开启NiCr靶溅射电源和偏压电源，磁控溅射制备A2膜层，A2膜层制备好后，关闭磁控溅射NiCr靶，从Cu溅射靶进气口充入Ar，开启Cu靶溅射电源和偏压电源，磁控溅射制备A3膜层，A3膜层制备好后，关闭磁控溅射Cu靶，打开PIC过滤挡板，开启PIC弧电源，采用PIC-Cr靶在基体上制备A4膜层，A4膜层制备好后，关闭PIC过滤挡板，从NiCr溅射靶进气口充入Ar，开启NiCr靶溅射电源和偏压电源，磁控溅射制备A5膜层，A5膜层制备好后，关闭磁控溅射NiCr靶，从Cu溅射靶进气口充入Ar，开启Cu靶溅射电源和偏压电源，磁控溅射制备A6膜层，A6膜层制备好后，关闭磁控溅射Cu靶，开启Ag靶溅射电源和偏压电源，磁控溅射制备A7膜层。具体的：制备A1膜层时，真空腔室内的气压低于3×10-3Pa，温度为100-150℃，设置弧电流50-130A，过滤器电流5-20A，阳极电流5-20A，时间400-3200s；制备A4膜层时，真空腔室内的气压低于1.5×10-3Pa，温度为100-150℃，设置弧电流90-120A，过滤器电流5-20A，阳极电流5-20A，时间400-3200s。制备A2膜层时，保持真空腔室温度为100-150℃，真空腔室内的气压低于2×10-3Pa时，从NiCr溅射靶进气口充入100-500sccmAr，保持真空腔室的真空度在2×10-1Pa，溅射电源采用恒流模式，电流1-10A，偏压电源采用恒压模式，工件偏压：50-500V，工件偏流：0.2-2A；制备A5膜层时，保持腔室温度100-150℃，真空腔室内的气压低于1.5×10-3Pa，从NiCr溅射靶进气口充入100-500sccmAr，保持真空腔室的真空度在2×10-1Pa，溅射电源采用恒流模式，电流1-6A，偏压电源采用恒压模式，工件偏压：100-300V，工件偏流：0.2-1.5A。制备A3膜层和A6膜层时，保持真空腔室温度为100-150℃，真空腔室内的气压低于1.5×10-3Pa，从Cu溅射靶进气口充入100-500sccmAr，保持真空腔室的真空度在2×10-1Pa，溅射电源采用恒流模式，电流1-6A，偏压电源采用恒压模式，工件偏压：100-300V，工件偏流：0.2-1.5A。制备A7膜层时，保持真空腔室温度为100-150℃，真空腔室内的气压低于1.5×10-3Pa，从Ag溅射靶进气口充入100-500sccmAr，保持真空腔室的真空度在2×10-1Pa，溅射电源采用恒流模式，电流1-6A，偏压电源采用恒压模式，工件偏压：100-200V，工件偏流：0.2-1A。除杂处理包括：开启真空腔室加热器、磁过滤电源，加热温度设置120-200℃，真空腔室加热1-5h；保持加热120-200℃，当气压低于5×10-2Pa时，关闭磁过滤弯管上PIC过滤挡板，开启PIC弧电源，设置弧电流50-200A，过滤器电流5-20A，阳极电流5-20A，开始纯离子镀膜源的预热程序，时间500-3000s。除杂处理还包括：将真空腔室的加热温度调整至150℃，当真空腔室抽至1×10-2Pa以下时，从离子源进气口充入2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层导电纳米涂层，其特征在于：包括由内至外依次布置的A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7膜层，其中A1膜层和A4膜层的元素组成包括Cr，A2膜层和A5膜层的元素组成包括Cr和Ni，A3膜层和A6膜层的元素组成包括Cu，A7膜层的元素组成包括Ag，A1膜层和A4膜层采用纯离子镀膜法制备得到，A2膜层、A3膜层、A5膜层、A6膜层和A7膜层采用磁控溅射法制备得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种多层导电纳米涂层，其特征在于：包括由内至外依次布置的A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7膜层，其中A1膜层和A4膜层的元素组成包括Cr，A2膜层和A5膜层的元素组成包括Cr和Ni，A3膜层和A6膜层的元素组成包括Cu，A7膜层的元素组成包括Ag，A1膜层和A4膜层采用纯离子镀膜法制备得到，A2膜层、A3膜层、A5膜层、A6膜层和A7膜层采用磁控溅射法制备得到。


2.根据权利要求1所述的多层导电纳米涂层，其特征在于：A1膜层的厚度为0.05-0.4μm，A2膜层和A5膜层的厚度为0.1-0.5μm，A3膜层和A6膜层的厚度为0.2-0.8μm，A7膜层的厚度为0.5-2μm。


3.根据权利要求1或2所述的多层导电纳米涂层，其特征在于：
A1膜层中元素组成和原子占比为：Cr:95%-99%、N:0.5%-3%、O:0.5%-2%；
A2膜层中元素组成和原子占比为：Ni:74%-84%、Cr:14%-24%、N:0%-1%、O:0%-1%；
A3膜层中元素组成和原子占比为：Cu:98%-99%、N:0.5%-1%、O:0.5%-1%；
A4膜层中元素组成和原子占比为：Cr:98%-99.5%、N:0.25%-1%、O:0.25%-1%；
A5膜层中元素组成和原子占比为：Ni:74.5%-84.5%、Cr:14.5%-24.5%、N:0%-0.5%、O:0%-0.5%；
A6膜层中元素组成和原子占比为：Cu:98%-99%、N:0.5%-1%、O:0.5%-1%；
A7膜层中元素组成和原子占比为：Ag:99%-99.5%、N:0.25%-0.5%、O:0.25%-0.5%。


4.一种权利要求1～3中任意一项所述的多层导电纳米涂层的生产工艺，其特征在于，包括如下操作：
将清洁后的基体装配在真空腔室内的夹具上，对真空腔室进行抽真空并对镀膜设备进行除杂处理，打开磁过滤弯管上PIC过滤挡板，开启PIC弧电源，采用PIC-Cr靶在基体上制备A1膜层，A1膜层制备好后，关闭PIC过滤挡板，从NiCr溅射靶进气口充入Ar，开启NiCr靶溅射电源和偏压电源，磁控溅射制备A2膜层，A2膜层制备好后，关闭磁控溅射NiCr靶，从Cu溅射靶进气口充入Ar，开启Cu靶溅射电源和偏压电源，磁控溅射制备A3膜层，A3膜层制备好后，关闭磁控溅射Cu靶，打开PIC过滤挡板，开启PIC弧电源，采用PIC-Cr靶在基体上制备A4膜层，A4膜层制备好后，关闭PIC过滤挡板，从NiCr溅射靶进气口充入Ar，开启NiCr靶溅射电源和偏压电源，磁控溅射制备A5膜层，A5膜层制备好后，关闭磁控溅射NiCr靶，从Cu溅射靶进气口充入Ar，开启Cu靶溅射电源和偏压电源，磁控溅射制备A6膜层，A6膜层制备好后，关闭磁控溅射Cu靶，开启Ag靶溅射电源和偏压电源，磁控溅射制备A7膜层。


5.根据权利要求4所述的多层导电纳米涂层的生产工艺，其特征在于，制备A1膜层时，真空腔室内的气压低于3×10-3P...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏正卫，张心凤，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