【技术实现步骤摘要】
本申请涉及镀膜，特别涉及一种耐高温导热类金刚石薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、类金刚石是一种超硬材料，是由片层型石墨相sp2-c键和正四面体金刚石相sp3-c键组成的非晶碳，其根据金刚石相sp3-c键占总碳碳键比例的多少可以划分为高sp3-c键含量高硬度的无氢类金刚石、较高sp3-c键含量中等硬度的含氢非晶碳，以及更少sp3-c键含量较软的类石墨碳。类金刚石碳可以制成薄膜用以提高基材的力学性能和表面性能，不同金刚石相含量的碳薄膜广泛应用在刀具、工具、模具等的表面。而在作为工具、模具表面改性材料的过程中，类金刚石薄膜会接触到一定的高温，甚至是压力环境，高温促进了sp3-c结构向sp2-c结构的转变，而热压力的存在会进一步地使得薄膜结构向非稳态发展，最终破裂、掉落。因此，需提高类金刚石薄膜的耐热性和力学性能，才能满足使用需求。
2、目前，低sp3-c键含量的类石墨碳由于耐热性和力学性能较差，在高温受压的腐蚀环境中应用受到限制，而提高sp3-c键含量的碳膜由于sp3-c键含量越高，薄膜内应力越大，越容易在内应力作用下崩解，膜层制备厚度会受到限制，sp3-c键＞70％的无氢类金刚石厚度在超过500nm情况下与基体的结合程度就难以抵消内应力，在热压力环境中容易在大尺寸、拐角、曲率突变的位置崩裂。因此，在提高类金刚石薄膜耐高温性能的同时，还需保证薄膜的膜基结合力和内应力。
技术实现思路
1、本申请的主要目的是提供一种耐高温导热类金刚石薄膜及其制备方法，旨在解决现有的类金刚石薄膜耐
2、为实现上述目的，本申请提出了一种耐高温导热类金刚石薄膜，所述类金刚石薄膜为在基体表面镀制的一层同素异质界面结构；
3、所述类金刚石薄膜中的sp3-c键含量沿所述类金刚石薄膜的厚度方向连续变化；
4、所述类金刚石薄膜中的平均sp3-c键含量占所述类金刚石薄膜中总碳碳键含量的40％以上。
5、可选地，所述sp3-c键含量沿所述类金刚石薄膜的厚度方向呈连续函数分布，并满足以下关系式：
6、c[sp3-c]＝f(z)
7、其中，z为所述类金刚石薄膜从所述基体开始的镀膜厚度，z的取值范围为20nm-2000nm；f(z)表示连续函数；c[sp3-c]为所述类金刚石薄膜中sp3-c键的含量，取值范围为20％-100％。
8、可选地，所述连续函数的函数类型包括线性函数、三角函数、指数函数以及幂函数。
9、可选地，沿所述类金刚石薄膜的厚度方向上，所述sp3-c键含量最大处占该厚度位置的类金刚石薄膜中碳碳键含量的60％以上。
10、可选地，所述类金刚石薄膜在靠近所述基体表面的起始镀膜处，所述sp3-c键含量占该厚度位置的类金刚石薄膜中碳碳键含量的20％-40％。
11、本申请还提出了一种耐高温导热类金刚石薄膜的制备方法，包括以下步骤：
12、采用物理沉积方法或化学沉积方法在所述基体的表面镀制一层所述sp3-c键含量沿厚度方向连续变化的类金刚石薄膜。
13、可选地，所述采用物理沉积方法或化学沉积方法在所述基体的表面镀制一层所述sp3-c键含量沿镀膜方向连续变化的类金刚石薄膜，包括：
14、在所述基体的表面镀制类金刚石薄膜的过程中，通过基于所述连续函数的编程，控制所述基体的温度在预设温度范围内连续变化以及所述基体的偏压在预设偏压范围内连续变化，以在所述基体的表面镀制所述sp3-c键含量沿镀膜方向连续变化的类金刚石薄膜。
15、可选地，所述预设偏压范围为-1800v～0v，所述偏压的连续变化精度为±0.1v/s；所述预设温度范围为25℃～300℃，所述温度的变化精度为±0.05℃/s。
16、可选地，所述sp3-c键含量与所述基体的温度和所述基体的偏压满足以下关系式：
17、biasv＝f(c[sp3-c])+a×δt
18、其中，biasv为偏压；f(c[sp3-c])为所述sp3-c键含量的单调函数；δt为镀膜时实时检测到的所述基体的温度变化率；a是修正因子，通过试验得到。
19、可选地，所述物理沉积方法包括磁控溅射法、阴极电弧法、离子镀法以及电子束法；所述化学沉积方法包括热裂解法。
20、本申请为消除界面热阻、降低内应力和改善膜基结合力，在基体表面镀制一层sp3-c键含量呈连续变化的类金刚石薄膜，该类金刚石薄膜中的平均sp3-c键含量占类金刚石薄膜中总碳碳键含量的40％以上，以提供基础的耐热性能和硬度性能，且类金刚石薄膜内部的sp3-c键整体呈连续过渡，在类金刚石薄膜中任意位置的附近组成变化很小，不存在多层薄膜界面结构，sp3-c键含量不存在突变，从而削弱了sp3-c键含量变化所引起的声子振荡突变，降低了内应力和界面热阻，使得类金刚石薄膜内应力与基体的结合力可以达到很好的平衡，类金刚石薄膜不仅可以达到高硬度的需求，同时还可以兼顾镀制厚度，薄膜层内部结构成分连续，使界面热阻得到大幅缓解，整个薄膜层传热性能提升，从而极大程度提升了抗热应力能力，且还可以通过控制薄膜层最表面的结构，达到控制表面摩擦性能的效果，从而匹配不同的接触材质，本申请在提高类金刚石薄膜耐高温性能的同时，保证了薄膜的膜基结合力、内应力、界面热阻以及表面润滑性的均衡状态，使薄膜具有优秀的综合性能，进一步提高了类金刚石材料的适用环境。
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1.一种耐高温导热类金刚石薄膜，其特征在于，所述类金刚石薄膜为在基体表面镀制的一层同素异质界面结构；
2.根据权利要求1所述的耐高温导热类金刚石薄膜，其特征在于，所述sp3-C键含量沿所述类金刚石薄膜的厚度方向呈连续函数分布，并满足以下关系式：
3.根据权利要求2所述的耐高温导热类金刚石薄膜，其特征在于，所述连续函数的函数类型包括线性函数、三角函数、指数函数以及幂函数。
4.根据权利要求1或2所述的耐高温导热类金刚石薄膜，其特征在于，沿所述类金刚石薄膜的厚度方向上，所述sp3-C键含量最大处占该厚度位置的类金刚石薄膜中碳碳键含量的60％以上。
5.根据权利要求1或2所述的耐高温导热类金刚石薄膜，其特征在于，所述类金刚石薄膜在靠近所述基体表面的起始镀膜处，所述sp3-C键含量占该厚度位置的类金刚石薄膜中碳碳键含量的20％-40％。
6.一种如权利要求1-6任一项所述的耐高温导热类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的耐高温导热类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于，所述采用物理沉
8.根据权利要求7所述的耐高温导热类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于，所述预设偏压范围为-1800V～0V，所述偏压的连续变化精度为±0.1V/s；所述预设温度范围为25℃～300℃，所述温度的变化精度为±0.05℃/s。
9.根据权利要求7所述的耐高温导热类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于，所述sp3-C键含量与所述基体的温度和所述基体的偏压满足以下关系式：
10.根据权利要求6所述的耐高温导热类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于，所述物理沉积方法包括磁控溅射法、阴极电弧法、离子镀法以及电子束法；所述化学沉积方法包括热裂解法。
...【技术特征摘要】
1.一种耐高温导热类金刚石薄膜，其特征在于，所述类金刚石薄膜为在基体表面镀制的一层同素异质界面结构；
2.根据权利要求1所述的耐高温导热类金刚石薄膜，其特征在于，所述sp3-c键含量沿所述类金刚石薄膜的厚度方向呈连续函数分布，并满足以下关系式：
3.根据权利要求2所述的耐高温导热类金刚石薄膜，其特征在于，所述连续函数的函数类型包括线性函数、三角函数、指数函数以及幂函数。
4.根据权利要求1或2所述的耐高温导热类金刚石薄膜，其特征在于，沿所述类金刚石薄膜的厚度方向上，所述sp3-c键含量最大处占该厚度位置的类金刚石薄膜中碳碳键含量的60％以上。
5.根据权利要求1或2所述的耐高温导热类金刚石薄膜，其特征在于，所述类金刚石薄膜在靠近所述基体表面的起始镀膜处，所述sp3-c键含量占该厚度位置的类金刚石薄膜中碳碳键含量的20％-40％。
6.一种如权利要求1-6任一项所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：向青云，杜重洋，王永康，李武，王健强，李松，王乃帅，
申请(专利权)人：成都光明光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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