碳基減摩耐磨涂層及工件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種碳基減摩耐磨涂層及工件。該碳基減摩耐磨涂層為由粘結(jié)層與工作層交替沉積而成的多層膜結(jié)構(gòu)；所述粘結(jié)層為Ti、Cr、W元素中的一種的單質(zhì)或氮化物或碳化物的薄膜，或者為Si元素的薄膜；所述工作層為類石墨非晶碳薄膜，所述類石墨非晶碳薄膜中石墨結(jié)構(gòu)的原子百分含量大于70%。該碳基減摩耐磨涂層，通過(guò)粘結(jié)層和工作層的交替沉積，實(shí)現(xiàn)了類石墨非晶碳涂層的大厚度制備，使類石墨非晶碳涂層優(yōu)異的水環(huán)境摩擦學(xué)性能得以長(zhǎng)壽命穩(wěn)定發(fā)揮；且交替沉積的多界面設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了類石墨非晶碳涂層在各種水基流體環(huán)境中的耐腐蝕/侵蝕能力。
【專利說(shuō)明】碳基減摩耐磨涂層及工件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及表面工程【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種碳基減摩耐磨涂層及工件。

【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于硬密封閥門、水潤(rùn)滑軸承以及水環(huán)境齒輪類傳動(dòng)件等摩擦副零部件，水介質(zhì) 的低潤(rùn)滑特性使其在頻繁開啟/關(guān)閉（或啟動(dòng)/停止）及瞬時(shí)過(guò)載時(shí)往往處于半干摩擦狀 態(tài)，摩擦接觸面間的摩擦系數(shù)將急劇升高，伴隨而來(lái)的磨損損傷也將急劇增大。當(dāng)水基流體 中存在酸、堿、鹽時(shí)，其化學(xué)或電化學(xué)腐蝕特性又將進(jìn)一步加劇此類摩擦副工作面的摩擦和 磨損。因此，摩擦磨損是制約硬密封閥門、水潤(rùn)滑軸承以及水環(huán)境齒輪類傳動(dòng)件等摩擦副 零部件工作穩(wěn)定性和服役壽命的關(guān)鍵問(wèn)題，同時(shí)也是制約整個(gè)水力機(jī)械系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的瓶 頸。涂層防護(hù)技術(shù)可在不改變基體物理化學(xué)性能和加工成型性能的同時(shí)賦予零部件的工作 面更加優(yōu)異的服役性能，是解決此類水環(huán)境用摩擦副零部件摩擦磨損問(wèn)題最為方便快捷且 富有成效的技術(shù)途徑。
[0003] 類石墨非晶碳具有優(yōu)異的環(huán)境自適應(yīng)摩擦學(xué)特性，在潤(rùn)滑缺失的干摩擦、潤(rùn)滑不 足的半干摩擦及潤(rùn)滑充分的邊界潤(rùn)滑或流體潤(rùn)滑條件下均能表現(xiàn)出穩(wěn)定的低摩擦和低磨 損特性，特別是其低摩擦、低磨損及對(duì)水分子不敏感的特性，使其適用于各種有水氣氛或環(huán) 境。
[0004] 然而，傳統(tǒng)類石墨非晶碳涂層的制備厚度多小于5 μ m，致使其優(yōu)異的減摩耐磨特 性難以長(zhǎng)壽命發(fā)揮，且承載能力有限。同時(shí)，傳統(tǒng)類石墨非晶碳涂層的界面結(jié)構(gòu)單一，其單 層（基底直接沉積類石墨非晶碳層）或雙層（過(guò)渡層+類石墨非晶碳層）結(jié)構(gòu)難以打斷連 續(xù)生長(zhǎng)缺陷，為水分子或腐蝕性分子的侵蝕/腐蝕提供了潛在的通道，故而也就難以在水 環(huán)境中表現(xiàn)出足夠的耐侵蝕/腐蝕特性，導(dǎo)致使用壽命較短。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型提供了一種碳基減摩耐磨涂層，該碳基減摩耐磨涂層可在水基流體中 保持較低的摩擦和磨損，可使沉積有該碳基減摩耐磨涂層的水環(huán)境用摩擦副零部件實(shí)現(xiàn)長(zhǎng) 壽命穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0006] 為達(dá)到技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種碳基減摩耐磨涂層，為由粘結(jié)層與工作層交替沉積而成的多層膜結(jié)構(gòu)；
[0008] 所述粘結(jié)層為Ti、Cr、W元素中的一種的單質(zhì)或氮化物或碳化物的薄膜，或者為Si 元素的薄膜；
[0009] 所述工作層為類石墨非晶碳薄膜，所述類石墨非晶碳薄膜中石墨結(jié)構(gòu)的原子百分 含量大于70%。
[0010] 在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述的碳基減摩耐磨涂層的厚度為ΙΟμπι?50μηι,硬度為 lOGPa?20GPa，劃痕結(jié)合力大于50Ν，水環(huán)境中的摩擦系數(shù)小于0. 1，水環(huán)境中的磨損率小 于K^mfnT1數(shù)量級(jí)。
[0011] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，每一層所述粘結(jié)層的厚度為lOOnm?400nm，每一層所述工 作層的厚度為l〇〇〇nm?2000nm，且所述粘結(jié)層與相鄰的所述工作層的厚度比為1 : 5? 1 : 10。
[0012] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述粘結(jié)層與所述工作層交替沉積的循環(huán)次數(shù)為10?30 次。
[0013] 一種工件，包括基體，所述基體表面沉積有所述的碳基減摩耐磨涂層。
[0014] 本實(shí)用新型的碳基減摩耐磨涂層，通過(guò)粘結(jié)層和工作層的交替沉積，實(shí)現(xiàn)了類石 墨非晶碳涂層的大厚度制備，使類石墨非晶碳涂層優(yōu)異的水環(huán)境摩擦學(xué)性能得以長(zhǎng)壽命穩(wěn) 定發(fā)揮；且交替沉積的多界面設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了類石墨非晶碳涂層在各種水基流體環(huán)境 中的耐腐蝕/侵蝕能力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為沉積有本實(shí)用新型碳基減摩耐磨涂層的工件一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面將結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本 申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0017] 參見圖1，本實(shí)用新型提供了一種碳基減摩耐磨涂層，該碳基減摩耐磨涂層為由粘 結(jié)層200與工作層300交替沉積而成的多層膜結(jié)構(gòu)；粘結(jié)層200為Ti、Cr、W元素中的一 種的單質(zhì)或氮化物或碳化物的薄膜，或者為Si元素的薄膜；工作層300為類石墨非晶碳薄 膜，類石墨非晶碳薄膜中石墨結(jié)構(gòu)的原子百分含量大于70%。其中，類石墨非晶碳薄膜又稱 GLC(Graphite-like carbon)薄膜，其主要成分為石墨結(jié)構(gòu)（即sp2鍵）。粘結(jié)層200與工 作層300交替沉積的循環(huán)次數(shù)沒(méi)有嚴(yán)格的限制，視具體情況而定，優(yōu)選地，粘結(jié)層200與工 作層300交替沉積的循環(huán)次數(shù)為10?30次。
[0018] 需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的碳基減摩耐磨涂層中，不同粘結(jié)層200的材質(zhì)可以可 以相同，也可以不同。
[0019] 作為一種可實(shí)施方式，碳基減摩耐磨涂層的厚度為10 μπι?50 μ m,硬度為 lOGPa?20GPa，劃痕結(jié)合力大于50N，水環(huán)境中的摩擦系數(shù)小于0. 1，水環(huán)境中的磨損率小 于IO^iiW1數(shù)量級(jí)。需要說(shuō)明的是，此處測(cè)量摩擦系數(shù)和磨損率的水環(huán)境均為蒸餾水環(huán) 境。
[0020] 要制備出性能優(yōu)異的碳基減摩耐磨涂層，每一層粘結(jié)層200和每一層工作層300 的厚度都有嚴(yán)格的規(guī)定，才能使涂層的粘結(jié)性、減摩耐磨特性及耐腐蝕特性得到最大的發(fā) 揮，結(jié)合所使用的粘結(jié)層200與工作層300的物理、化學(xué)性能和大量實(shí)驗(yàn)得出：每一層粘結(jié) 層200的厚度為100nm?400nm，每一層工作層300的厚度為lOOOnrn?2000nm，且所述粘 結(jié)層200與相鄰的所述工作層300的厚度比為1 : 5?1 : 10。
[0021] 本實(shí)用新型還提供了一種工件，包括基體100,基體100的表面沉積有上述的碳基 減摩耐磨涂層。一般地，本實(shí)用新型中的基體100為水環(huán)境用摩擦副零部件，如硬密封閥 門、水潤(rùn)滑軸承以及水環(huán)境齒輪類傳動(dòng)件等。利用本實(shí)用新型的碳基減摩耐磨涂層，可顯著 提高硬密封閥門、水潤(rùn)滑軸承以及水環(huán)境齒輪類傳動(dòng)件等水環(huán)境用摩擦副零部件的穩(wěn)定性 和使用壽命，在核電裝備、流體傳輸裝備、石油化工裝備以及海洋工程裝備等水環(huán)境機(jī)械 系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景。
[0022] 本使用新型的碳基減摩耐磨涂層，可采用如下方法制備：將基體100進(jìn)行前處理； 對(duì)前處理完畢的基體100表面進(jìn)行等離子體清洗；在經(jīng)過(guò)等離子清洗后的基體100表面沉 積上述碳基減摩耐磨涂層。
[0023] 在上述制備方法中，前處理和等離子體清洗的目的是讓基體100暴露出新鮮的表 面，使后續(xù)的沉積能夠順利進(jìn)行，同時(shí)也能增加基體100與涂層間的粘結(jié)性，提高產(chǎn)品的品 質(zhì)，增強(qiáng)使用壽命。
[0024] 作為一種可實(shí)施方式，基體100的前處理包括以下步驟：首先選用普通洗滌劑對(duì) 基體100進(jìn)行初步處理，以除去基體100表面的油污及在加工、運(yùn)輸或長(zhǎng)時(shí)間放置過(guò)程中 所吸附的雜物；然后對(duì)經(jīng)過(guò)初步處理的基體100表面進(jìn)行噴砂處理，以除去其表面的銹跡、 氧化層和機(jī)加工毛刺，在該處理步驟中，噴砂壓力優(yōu)選為0. 2MPa?0. 5MPa ;再采用工業(yè)洗 滌劑對(duì)經(jīng)過(guò)噴砂處理的基體100進(jìn)行超聲波清洗，進(jìn)一步去除其表面的物理化學(xué)吸附物， 較佳地，超聲波清洗時(shí)間為5min?30min ;最后將超聲波清洗過(guò)的基體100用等離子水漂 洗后置于烘箱，加熱烘干其表面水漬，優(yōu)選地，烘箱溫度為50°C?80°C。在其中一個(gè)實(shí)施 例中，基體100的前處理可選用上述方案的部分流程，具體情況根據(jù)基體100的實(shí)際情況而 定。
[0025] 作為一種可實(shí)施方式，等離子體清洗包括以下步驟：將前處理完畢的基體100置 于磁控濺射系統(tǒng)真空腔內(nèi)的樣品架上，抽真空；待真空腔室內(nèi)氣壓抽至5Xl(T 3Pa及以下 時(shí)，通入Ar氣并調(diào)節(jié)氣壓至IPa?10Pa ;打開偏壓電源，調(diào)節(jié)偏壓電壓為500V?1000V，偏 壓占空比為40%?60% ;Ar氣在電場(chǎng)作用下被激發(fā)為等離子體，對(duì)前處理完畢的基體100 表面進(jìn)行刻蝕，刻蝕時(shí)間為5min?50min。等離子體清洗是利用高能粒子轟擊基體100表 面，可將前處理中殘留的頑固污漬或氧化皮去除，使得基體100表面有較高的潔凈度，增強(qiáng) 后續(xù)涂層的沉積質(zhì)量。
[0026] 相比于類石墨非晶碳涂層，本實(shí)用新型中的粘結(jié)層200與實(shí)際水環(huán)境用摩擦副零 部件材料（不銹鋼、鈦合金、工程陶瓷等）間具有更好的相容性，為了提高涂層與基體1〇〇 之間的結(jié)合力，首先在經(jīng)過(guò)等離子清洗后的基體100表面沉積粘結(jié)層200,再進(jìn)行工作層 300的沉積，然后逐次交替沉積粘結(jié)層200和工作層300。
[0027] 作為一種可實(shí)施方式，碳基減摩耐磨涂層采用磁控濺射技術(shù)沉積。具體操作步驟 如下：
[0028] 首先打開金屬或非金屬靶電源在基體100表面沉積粘結(jié)層200,然后打開石墨靶 電源在粘結(jié)層200上沉積類石墨非晶碳層，隨后逐次交替沉積粘結(jié)層200與類石墨層形成 大厚度的碳基減摩耐磨涂層。
[0029] 其中，Ti、Cr、W的金屬單質(zhì)的薄膜采用中頻或直流磁控溉射技術(shù)在Ar氣氛下溉射 沉積獲得；非金屬Si的薄膜采用射頻或直流磁控濺射技術(shù)在Ar氣氛下濺射沉積獲得；Ti、 Cr、W的氮化物的薄膜采用中頻或直流反應(yīng)磁控濺射技術(shù)在N2氣氛下濺射沉積獲得；Ti、 Cr、W的碳化物的薄膜采用中頻或直流反應(yīng)磁控濺射技術(shù)在C2H2氣氛下濺射沉積獲得；類石 墨非晶碳薄膜采用直流磁控濺射技術(shù)在Ar氣氛下濺射沉積獲得。
[0030] 作為一種可實(shí)施方式，在粘結(jié)層200和工作層300的沉積過(guò)程中，磁控濺射設(shè)備的 真空腔內(nèi)氣體壓力為0. 5Pa?1. 5Pa ;中頻磁控濺射電源的電流為1. 5A?2. 5A，直流磁控 濺射電源的電流為1. 0A?2. 0A，射頻磁控濺射電源的功率為300W?500W。
[0031] 作為一種可實(shí)施方式，在粘結(jié)層200和工作層300的沉積過(guò)程中，所加偏壓為 400￥?600￥的脈沖偏壓，偏壓占空比為40%?60%。
[0032] 本實(shí)用新型的碳基減摩耐磨涂層，通過(guò)粘結(jié)層200和工作層300的交替沉積，實(shí)現(xiàn) 了類石墨非晶碳涂層的大厚度制備，使類石墨非晶碳涂層優(yōu)異的水環(huán)境摩擦學(xué)性能得以長(zhǎng) 壽命穩(wěn)定發(fā)揮，且交替沉積的多界面設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了類石墨非晶碳涂層在各種水基流 體環(huán)境中的耐腐蝕/侵蝕能力。
[0033] 本實(shí)用新型的碳基減摩耐磨涂層的制備分三步進(jìn)行，第一步為基體100的前處 理，第二步為基體100的等離子清洗，第三步為粘結(jié)層200和工作層300的交替沉積。下面 結(jié)合具體的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 在鈦合金球閥的硬密封面上制備上述碳基減摩耐磨涂層。在該實(shí)施方式中，基體 1〇〇為鈦合金球閥，粘結(jié)層200為金屬Ti薄膜，金屬Ti薄膜與類石墨非晶碳薄膜交替沉積 成厚度為45 μ m的復(fù)合涂層，具體實(shí)施步驟如下：
[0036] 1)前處理
[0037] 選用普通洗滌劑處理基體100,除去鈦合金球閥的硬密封面上的油污以及在加工、 運(yùn)輸或長(zhǎng)時(shí)間放置過(guò)程中所吸附的雜物；然后對(duì)鈦合金球閥的硬密封面進(jìn)行噴砂處理，除 去氧化膜和機(jī)加工毛刺；再采用工業(yè)清洗劑超聲波清洗鈦合金球閥的硬密封面，進(jìn)一步去 除表面的物理化學(xué)吸附物；最后用去離子水漂洗鈦合金球閥的硬密封面，放入烘箱，加熱 烘干表面水漬。在該實(shí)施例中，噴砂壓力為〇. 3MPa，超聲波清洗時(shí)間為20min，烘箱溫度為 80。。。
[0038] 2)等離子體清洗
[0039] 將前處理完畢的鈦合金球閥置于磁控濺射系統(tǒng)真空腔內(nèi)的樣品架上，抽真空；待 真空腔室內(nèi)氣壓抽至5 X ΚΓ3時(shí)，通入Ar氣并調(diào)節(jié)氣壓至1. OPa ;打開偏壓電源，調(diào)節(jié)偏壓 電壓為1000V，偏壓占空比為50% ;Ar氣在電場(chǎng)作用下被激發(fā)為等離子體，對(duì)前處理完畢的 鈦合金球閥的硬密封面進(jìn)行刻蝕，刻蝕時(shí)間為lOmin。
[0040] 3)磁控濺射交替沉積
[0041] 將Ti靶和石墨靶分別安裝在磁控濺射設(shè)備相應(yīng)的靶位。其中，Ti靶連接中頻磁 控濺射電源，石墨靶接直流磁控濺射電源，保持真空腔內(nèi)Ar氣的壓力為1. OPa。
[0042] 首先打開中頻電源，在經(jīng)過(guò)等離子清洗的鈦合金球閥的硬密封面上沉積200nm的 金屬Ti薄膜，作為粘結(jié)層200。在沉積過(guò)程中，設(shè)置中頻電源的電流為2. 0A，在鈦合金球閥 上施加的脈沖偏壓為500V，偏壓占空比為50%。
[0043] 隨后在金屬Ti薄膜表面沉積1300nm的類石墨非晶碳薄膜。在沉積過(guò)程中，直流 電源電流為1. 2A，在鈦合金球閥上施加的脈沖偏壓為500V，偏壓占空比為50%。
[0044] 依次交替沉積金屬Ti薄膜和類石墨非晶碳薄膜，循環(huán)30個(gè)周期后獲得厚度為 45 μ m的碳基減摩耐磨涂層。
[0045] 實(shí)施例2
[0046] 在氮化硅陶瓷水潤(rùn)滑軸承滾動(dòng)體的表面制備上述碳基減摩耐磨涂層。在該實(shí)施方 式中，基體100為氮化硅陶瓷水潤(rùn)滑軸承滾動(dòng)體，粘結(jié)層200為Si薄膜，Si薄膜與類石墨 非晶碳薄膜交替沉積成厚度為45 μ m的復(fù)合涂層，具體實(shí)施步驟如下：
[0047] 1)前處理
[0048] 采用工業(yè)清洗劑超聲波清洗氮化硅陶瓷水潤(rùn)滑軸承滾動(dòng)體，去除其表面的物理化 學(xué)吸附物；然后用去離子水漂洗氮化硅陶瓷水潤(rùn)滑軸承滾動(dòng)體，放入烘箱，加熱烘干表面水 漬。在該實(shí)施例中，超聲波清洗時(shí)間為20min，烘箱溫度為60°C。
[0049] 2)等離子體清洗
[0050] 將前處理完畢的氮化硅陶瓷水潤(rùn)滑軸承滾動(dòng)體置于磁控濺射系統(tǒng)真空腔內(nèi)的樣 品架上，抽真空；待真空腔室內(nèi)氣壓抽至5X10_ 3時(shí)，通入Ar氣并調(diào)節(jié)氣壓至l.OPa ;打開 偏壓電源，調(diào)節(jié)偏壓電壓為1000V，偏壓占空比為50% ;Ar氣在電場(chǎng)作用下被激發(fā)為等離子 體，對(duì)前處理完畢的氮化硅陶瓷水潤(rùn)滑軸承滾動(dòng)體的表面進(jìn)行刻蝕，刻蝕時(shí)間為lOmin。
[0051] 3)磁控濺射交替沉積
[0052] 將Si靶和石墨靶分別安裝在磁控濺射設(shè)備相應(yīng)的靶位。其中，Si靶連接射頻磁 控濺射電源，石墨靶接直流磁控濺射電源，保持真空腔內(nèi)Ar氣的壓力為1. OPa。
[0053] 首先打開射頻電源，在經(jīng)過(guò)等離子清洗的氮化硅陶瓷水潤(rùn)滑軸承滾動(dòng)體的表面沉 積300nm的Si薄膜，作為粘結(jié)層200。在沉積過(guò)程中，設(shè)置射頻功率為300W，在氮化硅陶瓷 水潤(rùn)滑軸承滾動(dòng)體上施加的脈沖偏壓為500V，偏壓占空比為50%。
[0054] 隨后在Si薄膜表面沉積1200nm的類石墨非晶碳薄膜。在沉積過(guò)程中，設(shè)置直流 電源電流為1. 2A，在氮化硅陶瓷水潤(rùn)滑軸承滾動(dòng)體上施加的脈沖偏壓為500V，偏壓占空比 為 50%。
[0055] 依次交替沉積Si薄膜和類石墨非晶碳薄膜，循環(huán)30個(gè)周期后獲得厚度為45 μ m 的碳基減摩耐磨涂層。
[0056] 實(shí)施例3
[0057] 在不銹鋼齒輪的工作面上制備上述碳基減摩耐磨涂層。在該實(shí)施方式中，基體100 為不銹鋼齒輪，粘結(jié)層200為CrN薄膜，CrN薄膜與類石墨非晶碳薄膜交替沉積成厚度為 40 μ m的復(fù)合涂層，具體實(shí)施步驟如下：
[0058] 1)前處理
[0059] 選用普通洗滌劑處理基體100,除去不銹鋼齒輪的工作面上的油污以及在加工、 運(yùn)輸或長(zhǎng)時(shí)間放置過(guò)程中所吸附的雜物；然后對(duì)不銹鋼齒輪的工作面進(jìn)行噴砂處理，除去 氧化膜和機(jī)加工毛刺；再采用工業(yè)清洗劑超聲波清洗不銹鋼齒輪的工作面，進(jìn)一步去除表 面的物理化學(xué)吸附物；最后用去離子水漂洗銹鋼齒輪的工作面，放入烘箱，加熱烘干表面水 漬。在該實(shí)施例中，噴砂壓力為0. 3MPa，超聲波清洗時(shí)間為30min，烘箱溫度為80°C。
[0060] 2)等離子體清洗
[0061] 將前處理完畢的不銹鋼齒輪置于磁控濺射系統(tǒng)真空腔內(nèi)的樣品架上，抽真空；待 真空腔室內(nèi)氣壓抽至5X ΚΓ3時(shí)，通入Ar氣并調(diào)節(jié)氣壓至1. OPa ;打開偏壓電源，調(diào)節(jié)偏壓 電壓為1000V，偏壓占空比為50% ;Ar氣在電場(chǎng)作用下被激發(fā)為等離子體，對(duì)前處理完畢的 不銹鋼齒輪的工作面進(jìn)行刻蝕，刻蝕時(shí)間為20min。
[0062] 3)磁控濺射交替沉積
[0063] 將Cr靶和石墨靶分別安裝在磁控濺射設(shè)備相應(yīng)的靶位。其中，Cr靶連接中頻磁 控濺射電源，石墨靶接直流磁控濺射電源，真空腔內(nèi)通入N2氣并保持壓力為1. 5Pa。
[0064] 首先打開中頻電源，在經(jīng)過(guò)等離子清洗的不銹鋼齒輪的工作面上沉積400nm的 CrN薄膜，作為粘結(jié)層200。在沉積過(guò)程中，設(shè)置中頻電源的電流為2. 5A，在鈦合金球閥上施 加的脈沖偏壓為500V，偏壓占空比為50%。
[0065] 隨后在CrN薄膜表面沉積1600nm的類石墨非晶碳薄膜。在沉積過(guò)程中，設(shè)置直流 電源電流為1. 2A，在鈦合金球閥上施加500V的脈沖偏壓，偏壓占空比為50%。
[0066] 依次交替沉積CrN薄膜和類石墨非晶碳薄膜，循環(huán)30個(gè)周期后獲得厚度為40 μ m 的碳基減摩耐磨涂層。
[0067] 以上實(shí)施例中粘結(jié)層200和工作層300在沉積過(guò)程中的厚度不變，作為一種可實(shí) 施方式，在沉積過(guò)程中，粘結(jié)層200厚度不變，工作層300的厚度逐層遞減（如粘結(jié)層200 的厚度保持300nm不變，隨著沉積的進(jìn)行，工作層300由2000nm逐步減小到lOOOnm)，則可 增強(qiáng)涂層整體的結(jié)合力，從而使得涂層具有更加穩(wěn)定的機(jī)械性能和摩擦學(xué)性能。
[0068] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)， 但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬 于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種碳基減摩耐磨涂層，其特征在于，為由粘結(jié)層與工作層交替沉積而成的多層膜 結(jié)構(gòu)； 所述粘結(jié)層為Ti、Cr、W元素中的一種的單質(zhì)或氮化物或碳化物的薄膜，或者為Si元素 的薄膜； 所述工作層為類石墨非晶碳薄膜，所述類石墨非晶碳薄膜中石墨結(jié)構(gòu)的原子百分含量 大于70% ; 所述粘結(jié)層與所述工作層交替沉積的循環(huán)次數(shù)任意。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基減摩耐磨涂層，其特征在于，所述的碳基減摩耐磨涂層 的厚度為?ο μ m?50 μ m，硬度為lOGPa?20GPa，劃痕結(jié)合力大于50N，水環(huán)境中的摩擦系 數(shù)小于0. 1，水環(huán)境中的磨損率小于ΚΓ16!!!3^1!^1數(shù)量級(jí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基減摩耐磨涂層，其特征在于，每一層所述粘結(jié)層的厚度 為100nm?400nm，每一層所述工作層的厚度為lOOOnm?2000nm，且所述粘結(jié)層與相鄰的 所述工作層的厚度比為1:5?1:10。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基減摩耐磨涂層，其特征在于，所述粘結(jié)層與所述工作層 交替沉積的循環(huán)次數(shù)為10?30次。
5. -種工件，包括基體，其特征在于，所述基體表面沉積有權(quán)利要求1 一 4任一項(xiàng)所述 的碳基減摩耐磨涂層。
【文檔編號(hào)】B32B15/04GK203938726SQ201320791822
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】王永欣, 王立平, 李金龍, 薛群基 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所