乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及耐磨防護(hù)涂層技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，包括：步驟S1、對(duì)基體進(jìn)行表面預(yù)處理；步驟S2、將表面預(yù)處理完成后的基體放入非平衡磁控濺射離子鍍?cè)O(shè)備的真空腔中；步驟S3、對(duì)真空腔進(jìn)行抽真空；步驟S4、開(kāi)啟碳靶電流；步驟S5、向真空腔內(nèi)通入氬氣和乙炔的混合氣體，對(duì)基體加偏壓，以在基體表面形成改性類(lèi)石墨碳膜層。該改性類(lèi)石墨碳膜層在硬度提高的同時(shí)能夠保留良好的結(jié)合性能，且摩擦系數(shù)和磨損率均減低，從而具有優(yōu)異的性能和較長(zhǎng)的使用壽命。通過(guò)調(diào)節(jié)乙炔和氬氣的比例可以對(duì)改性類(lèi)石墨碳膜層內(nèi)部sp3與sp2的比值進(jìn)行較大范圍內(nèi)的調(diào)控，以優(yōu)化其摩擦學(xué)性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及耐磨防護(hù)涂層技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，高效環(huán)保的生產(chǎn)要求日漸提高，各種極端的工況條件和難切削的材料也越來(lái)越多，特別是高速切削、干式切削和微潤(rùn)切削工藝的出現(xiàn)，對(duì)切削刀具提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求。硬質(zhì)膜涂層能減少工件的摩擦和磨損，有效提高表面硬度、韌性、耐磨性和高溫穩(wěn)定性，大幅度提高涂層產(chǎn)品的使用壽命。硬質(zhì)涂層技術(shù)的出現(xiàn)適應(yīng)了現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)于金屬切削刀具的高技術(shù)要求，被認(rèn)為是金屬切削刀具技術(shù)上的一次革命。碳膜作為一種很有發(fā)展和應(yīng)用前景的硬質(zhì)減摩涂層材料，越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注，已經(jīng)被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。
[0003]依靠濺射石墨靶，通過(guò)離子鍍制備的非晶碳膜以sp2結(jié)構(gòu)為主，其光學(xué)、電學(xué)和摩擦學(xué)等性質(zhì)與石墨相似，一般被稱作類(lèi)石墨碳膜(Graphi te-Like Carbon，GLC)。利用碳?xì)浠衔锓纸獾幕瘜W(xué)氣相沉積法(CVD)制備出的非晶碳膜往往含有較高的sp3C-C鍵含量，其性質(zhì)更加接近于金剛石，而被稱為類(lèi)金剛石碳膜(Diamond-Like Carbon,DLC)。兩種方法制備的碳膜雖都是硬質(zhì)減摩涂層，但性質(zhì)有所不同。CVD制備的含氫DLC表面光滑、干摩擦條件下摩擦系數(shù)低;而GLC則承載能力好，環(huán)境適應(yīng)性好。由于沉積原理和工藝參數(shù)不同，一般不在同一工藝條件下進(jìn)行共沉積。迄今為止，尚無(wú)一種通過(guò)復(fù)合DLC和GLC，得到一種在保留GLC結(jié)合強(qiáng)度高、承載能力好的特點(diǎn)的同時(shí)，降低其摩擦系數(shù)的工藝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，在工件基體表面形成改性類(lèi)石墨碳膜層，能夠?qū)崿F(xiàn)降低摩擦系數(shù)和磨損率。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，包括:步驟S1、對(duì)基體進(jìn)行表面預(yù)處理;步驟S2、將表面預(yù)處理完成后的基體放入非平衡磁控濺射離子鍍?cè)O(shè)備的真空腔中；步驟S3、對(duì)真空腔進(jìn)行抽真空;步驟S4、開(kāi)啟碳靶電流;步驟S5、向真空腔內(nèi)通入氬氣和乙炔的混合氣體，對(duì)基體加偏壓，以在基體表面形成改性類(lèi)石墨碳膜層。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，在步驟S5中，乙炔的進(jìn)氣量小于氬氣的進(jìn)氣量。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，在步驟S5中，乙炔的進(jìn)氣量為5-15sccm，氬氣的進(jìn)氣量為15-20sccm。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，在步驟S5中，基體偏壓為55-100V。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，在執(zhí)行步驟S3之后、執(zhí)行步驟S4之前，執(zhí)行步驟S31、開(kāi)啟鉻靶電流，向真空腔內(nèi)通入氬氣，對(duì)基體加偏壓，以對(duì)基體表面進(jìn)行清洗。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，在執(zhí)行步驟S31之后、執(zhí)行步驟S4之前，執(zhí)行步驟S32、逐漸增加鉻靶電流，逐漸降低基體偏壓，以在基體表面形成基體與鉻的共混層。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，在執(zhí)行步驟S32之后、執(zhí)行步驟S4之前，執(zhí)行步驟S33、逐漸增加鉻靶電流，以在基體共混層上沉積鉻形成純鉻過(guò)渡層。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，在步驟S4中，逐漸降低鉻靶電流，逐漸增加碳靶電流，以在純鉻過(guò)渡層上沉積鉻和碳形成復(fù)合過(guò)渡層。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，在步驟S5中，鉻靶電流為0.2-0.5A。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，在步驟S2中，將表面預(yù)處理完成后的基體放入三軸旋轉(zhuǎn)籠內(nèi)，再將三軸旋轉(zhuǎn)籠放入真空腔中。
[0017](三)有益效果
[0018]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019]本發(fā)明的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，通過(guò)在向基體上濺射碳的同時(shí)向真空腔內(nèi)通入乙炔和氬氣的混合氣體，利用濺射法復(fù)合化學(xué)氣相沉積法共同作用制備出改性類(lèi)石墨碳膜層，該改性類(lèi)石墨碳膜層在硬度提高的同時(shí)能夠保留良好的結(jié)合性能，且摩擦系數(shù)和磨損率均減低，從而具有優(yōu)異的性能和較長(zhǎng)的使用壽命。并且，通過(guò)調(diào)節(jié)乙炔和氬氣的比例可以對(duì)改性類(lèi)石墨碳膜層內(nèi)部sp3與sp2的比值進(jìn)行較大范圍內(nèi)的調(diào)控，以優(yōu)化其摩擦學(xué)性能，達(dá)到改善改性類(lèi)石墨碳膜層性能使其適應(yīng)于不同工況的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法的流程示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法采用的設(shè)備的機(jī)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是加入乙炔的改性GLC和普通濺射GLC的XRD圖譜；
[0023]圖4是通過(guò)XPS測(cè)得的加入乙炔的改性GLC和普通濺射GLC的Cl峰圖；
[0024]圖5是通過(guò)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)得的加入乙炔的改性GLC和普通濺射GLC的摩擦系數(shù)圖；
[0025]圖6是通過(guò)輪廓儀測(cè)得加入乙炔的改性GLC和普通濺射GLC的磨損量后，求出的比磨損率圖。
[0026]圖中:101:公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)架;102:自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)架；103:第三級(jí)轉(zhuǎn)籠；201,202:鉻靶;301、302:碳靶。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]實(shí)施例一
[0029]如圖1和圖2所示，本發(fā)明乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法的一種實(shí)施例一。如圖1所示，本實(shí)施例一的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法具體包括以下步驟:
[0030]步驟S1:對(duì)基體進(jìn)行表面預(yù)處理，基體是指待進(jìn)行表面強(qiáng)化處理的工件。在本實(shí)施例一中，利用超聲波流水線對(duì)該基體的表面進(jìn)行清洗。
[0031]步驟S2:將表面預(yù)處理完成后的基體放入三軸旋轉(zhuǎn)籠內(nèi)，再將三軸旋轉(zhuǎn)籠放入非平衡磁控濺射離子鍍?cè)O(shè)備的真空腔。如圖2所示，本實(shí)施例一采用的三軸旋轉(zhuǎn)籠包括公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)架101、自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)架102和第三級(jí)轉(zhuǎn)籠103，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)架102上設(shè)有撥齒，該撥齒與第三級(jí)轉(zhuǎn)籠103配合，當(dāng)自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)架102轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能夠通過(guò)撥齒撥動(dòng)第三級(jí)轉(zhuǎn)籠103自轉(zhuǎn)?；w固定在第三級(jí)轉(zhuǎn)籠103內(nèi)，可隨第三級(jí)轉(zhuǎn)籠103自轉(zhuǎn)而在真空腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。由此，可提高在基體表面形成的涂層成分的均勻性，并且可以同時(shí)在第三級(jí)轉(zhuǎn)籠103內(nèi)放置多個(gè)基體，實(shí)現(xiàn)一次性處理多個(gè)基體，同時(shí)保證多個(gè)基體的表面形成成分均勻一致的涂層，從而大大提高作業(yè)效率。本實(shí)施例一的非平衡磁控濺射離子鍍?cè)O(shè)備的真空腔內(nèi)設(shè)有兩個(gè)鉻靶和兩個(gè)碳靶，如圖2所示，鉻靶201和鉻靶202用于向基體上濺射鉻，碳靶301和碳靶302用于向基體上濺射碳。
[0032]步驟S3:對(duì)真空腔進(jìn)行抽真空，使真空腔內(nèi)的真空度達(dá)到3X10—5torr以下。
[0033]步驟S31:對(duì)基體表面進(jìn)行等離子清洗。開(kāi)啟兩個(gè)鉻靶電流，向真空腔內(nèi)通入氬氣，對(duì)基體加偏壓，開(kāi)始對(duì)基體表面進(jìn)行等離子清洗。具體地，在對(duì)基體表面進(jìn)行等離子清洗的過(guò)程中，兩個(gè)鉻靶的電流均為0.3-0.64，基體偏壓為400-600￥，氬氣的進(jìn)氣量為10-308(^111，清洗時(shí)間為20-40min。優(yōu)選地，在本實(shí)施例一中，兩個(gè)鉻靶的電流均為0.5A，基體偏壓為500V，氬氣的進(jìn)氣量為20sccm，清洗時(shí)間為30min。
[0034]步驟S32:制備基體與鉻的共混層。在等離子清洗結(jié)束后，逐漸增加鉻靶電流，逐漸降低基體偏壓，以在基體表面形成基體與鉻的共混層。具體地，在等離子清洗結(jié)束后的60-180s內(nèi)，將兩個(gè)鉻靶的電流均逐漸增加至1-3A，將基體偏壓逐漸降至100-150V，以開(kāi)始制備基體與鉻的共混層，制備時(shí)間為20-30min。優(yōu)選地，在本實(shí)施例一中，在等離子清洗結(jié)束后的120s內(nèi)，將兩個(gè)鉻靶的電流均由0.5A增加至2A，將基體偏壓由500V降至120V，制備基體與鉻的共混層的時(shí)間為25min。
[0035]步驟S33:制備純鉻過(guò)渡層。在共混層制備完畢后，逐漸增加兩個(gè)鉻靶電流，以在基體共混層上沉積鉻形成純鉻過(guò)渡層。具體地，在共混層制備完畢后的l_3min內(nèi)，將兩個(gè)鉻靶的電流均逐漸增加至6-8A，將基體偏壓逐漸降至60-80V，利用濺射法沉積鉻，形成純鉻過(guò)渡層，沉積時(shí)間為15-25min。優(yōu)選地，在本實(shí)施例一中，在共混層制備完畢后的2min內(nèi)，將兩個(gè)鉻靶的電流均由2A逐漸增加至7A，將基體偏壓由120V逐漸降至70V，鉻沉積時(shí)間為20min，純鉻過(guò)渡層的厚度為200-800nmo
[0036]步驟S4:制備復(fù)合過(guò)渡層。在純鉻過(guò)渡層制備完畢之后，逐漸降低鉻靶電流，開(kāi)啟碳靶電流，并逐漸增加碳靶電流，以在純鉻過(guò)渡層上沉積鉻和碳形成復(fù)合過(guò)渡層。具體地，在純鉻過(guò)渡層制備完畢之后的20-40min內(nèi)，將兩個(gè)鉻靶的電流均逐漸降低至0.2-0.4A，將兩個(gè)碳靶的電流均逐漸增加至7-9A，完成鉻和碳的復(fù)合過(guò)渡層的沉積。優(yōu)選地，在本實(shí)施例一中，在純鉻過(guò)渡層制備完畢之后的30min內(nèi)，將兩個(gè)鉻靶的電流均由7A逐漸降低至0.3A，將兩個(gè)碳靶的電流均由OA逐漸增加至8A。由此完成復(fù)合過(guò)渡層的制備。
[0037]步驟S5:制備改性類(lèi)石墨碳膜層。在復(fù)合過(guò)渡層制備完畢后，向真空腔內(nèi)通入氬氣和乙炔的混合氣體，且乙炔的進(jìn)氣量小于氬氣的進(jìn)氣量，以在基體表面形成改性類(lèi)石墨碳膜層。具體地，乙炔的進(jìn)氣量為5_15sccm，氬氣的進(jìn)氣量為15_20sccm，乙炔和氬氣充分混合再通入真空腔中。將兩個(gè)鉻靶其中的一個(gè)鉻靶201的電流斷開(kāi)，即鉻靶201的電流為0A，另一鉻靶202的電流為0.2-0.5A，優(yōu)選為0.25A。基體偏壓為55-100V，兩個(gè)碳靶的電流均為7-8A。利用濺射法復(fù)合化學(xué)氣相沉積法共同作用制備出改性類(lèi)石墨碳膜層。沉積時(shí)間為5-7小時(shí)，優(yōu)選為6小時(shí)，制備的改性類(lèi)石墨碳膜層的厚度為2-3.5μηι。
[0038]本實(shí)施例一的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，在制備改性類(lèi)石墨碳膜層時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際對(duì)工件表面性能的要求，通過(guò)改變氬氣和乙炔的比例來(lái)改變改性類(lèi)石墨碳膜層的結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)改性類(lèi)石墨碳膜層內(nèi)部sp3與sp2的比值，以達(dá)到改善改性類(lèi)石墨碳膜層性能的目的。具體地，可根據(jù)對(duì)工件表面性能的要求來(lái)調(diào)節(jié)，如果要求更好的結(jié)合強(qiáng)度和承載能力，則可以降低乙炔的比例；如果要提高改性類(lèi)石墨碳膜層的硬度及大氣條件下的干摩擦性能，則可以適當(dāng)?shù)脑黾右胰矚怏w比例?？傮w上來(lái)看，改性類(lèi)石墨碳膜層是以濺射碳為主，乙炔氣體通過(guò)化學(xué)氣相沉積分解的碳起到調(diào)節(jié)改性類(lèi)石墨碳膜層內(nèi)部結(jié)構(gòu)、改善性能的作用。在基體和改性類(lèi)石墨碳膜層之間沉積純鉻過(guò)渡層，是為了防止基體與改性類(lèi)石墨碳膜層之間性能差異太大時(shí)直接將改性類(lèi)石墨碳膜層鍍?cè)诨w上會(huì)導(dǎo)致改性類(lèi)石墨碳膜層脫落，通過(guò)純鉻過(guò)渡層可以提高改性類(lèi)石墨碳膜層與集體的結(jié)合強(qiáng)度。根據(jù)基體與改性類(lèi)石墨碳膜層性能差異的大小可以對(duì)純鉻過(guò)渡層的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)基體與改性類(lèi)石墨碳膜層之間性能差異過(guò)大時(shí)可適當(dāng)?shù)卦黾蛹冦t過(guò)渡層的厚度，來(lái)提高改性類(lèi)石墨碳膜層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。
[0039]本實(shí)施例一的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，通過(guò)在向基體上濺射碳的同時(shí)向真空腔內(nèi)通入乙炔和氬氣的混合氣體，利用濺射法復(fù)合化學(xué)氣相沉積法共同作用制備出改性類(lèi)石墨碳膜層，該改性類(lèi)石墨碳膜層在硬度提高的同時(shí)能夠保留良好的結(jié)合性能，且摩擦系數(shù)和磨損率均減低，從而具有優(yōu)異的性能和較長(zhǎng)的使用壽命。并且，通過(guò)調(diào)節(jié)乙炔和氬氣的比例可以對(duì)改性類(lèi)石墨碳膜層內(nèi)部sp3與sp2的比值進(jìn)行較大范圍內(nèi)的調(diào)控，以優(yōu)化其摩擦學(xué)性能，達(dá)到改善改性類(lèi)石墨碳膜層性能使其適應(yīng)于不同工況的目的。
[0040]實(shí)施例二
[0041]實(shí)施例二提供了一種普通濺射類(lèi)石墨碳膜(下文簡(jiǎn)稱GLC)的制備方法，實(shí)施例二的GLC的制備方法與實(shí)施例一的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜(下文簡(jiǎn)稱改性GLC)的制備方法基本相同，相同之處不再贅述，不同之處在于，在實(shí)施例中，在步驟S5中，僅向真空腔內(nèi)通入氬氣，而不通入乙炔。
[0042]由此，對(duì)采用實(shí)施例一的方法制備的改性LGC與采用實(shí)施例二的方法制備的LGC的性能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較:
[0043](I)用XRD-7000型X射線衍射儀對(duì)涂層的相組成進(jìn)行分析，采用Cu Ka作為射線源，管電壓為40kV，管電流為40mA，掃描速度為8deg/min。掠入射角為0.5deg。如圖3所示為兩種涂層的XRD圖譜，圖中可以看出除對(duì)應(yīng)于過(guò)渡Cr薄膜層的多晶態(tài)Cr衍射峰外，未出現(xiàn)其他晶體衍射峰，這表明GLC中碳相以非晶結(jié)構(gòu)存在。沉積過(guò)程加入乙炔氣，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他的晶體相出現(xiàn)，加入乙炔后所制備的改性GLC涂層仍為非晶結(jié)構(gòu)。
[0044](2)利用K-Alpha型X射線光電子能譜儀(XPS)對(duì)元素的組成和元素的化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行分析，使用Ar離子槍刻蝕30s后進(jìn)行測(cè)量。如圖4所示，對(duì)比通入乙炔后的改性GLC涂層和單純?yōu)R射碳靶制備的GLC涂層的XPS的Cls精細(xì)譜，發(fā)現(xiàn)改性GLC圖譜Cls峰右移，鍵能升高。如圖4從分峰結(jié)果看，表明引入乙炔后碳膜內(nèi)sp3鍵C含量提高。
[0045](3)采用HT-500型高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣的摩擦系數(shù)和比磨損量進(jìn)行測(cè)量。測(cè)試環(huán)境為室溫大氣中，Si3N4球作為對(duì)磨材料，載荷為225g，試樣轉(zhuǎn)速為168rpm，利用輪廓儀測(cè)量磨損截面面積，計(jì)算總的磨損量及比磨損量。兩種涂層摩擦系數(shù)隨時(shí)間的變化如圖5所示，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，加入乙炔的改性GLC摩擦系數(shù)顯著減小。在穩(wěn)定摩擦階段，普通濺射GLC的摩擦系數(shù)為0.21，添加乙炔后的改性GLC摩擦系數(shù)減小到0.13。從圖6柱狀圖中可以看出，在225g載荷下，添加乙炔后的改性GLC比磨損率由1.08 X 10—15m3/N.m降到7.3 X 10—16m3/N.m0
[0046](4)采用JS-QHY-2型球痕儀，利用球坑法對(duì)涂層的厚度進(jìn)行測(cè)量。采用蘭化所WS-2005涂層附著力自動(dòng)劃痕儀對(duì)兩種涂層的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，劃痕儀上載荷從O到100N，加載速率為60N/min，在光鏡下觀察劃痕處涂層的脫落情況。結(jié)果表明普通濺射GLC和改性GLC涂層的厚度約為2μπι。并且加載到100N，并沒(méi)有出現(xiàn)掉膜現(xiàn)象。
[0047](5)用HXD-1000TMC/IXD顯微硬度計(jì)及面積等效模型計(jì)算涂層硬度。在顯微鏡上采50g-lkg載荷加載，保載時(shí)間為15s，利用Jonsson-Hogmark公式從膜基復(fù)合硬度中計(jì)算出GLC的本征硬度。測(cè)量結(jié)果顯示，添加乙炔氣體后的改性GLC的顯微硬度由3290HV增加到3500HV，結(jié)合XPS分析，表明sp3雜化C元素含量增加致使涂層硬度得到顯著提高。
[0048]綜上，采用實(shí)施例一的方法制備的改性LGC與采用實(shí)施例二的方法制備的LGC的相比較，硬度提高、摩擦系數(shù)和磨損率均減低，具有更優(yōu)的性能。
[0049]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，其特征在于，包括: 步驟S1、對(duì)基體進(jìn)行表面預(yù)處理； 步驟S2、將表面預(yù)處理完成后的基體放入非平衡磁控濺射離子鍍?cè)O(shè)備的真空腔中； 步驟S3、對(duì)真空腔進(jìn)行抽真空； 步驟S4、開(kāi)啟碳靶電流； 步驟S5、向真空腔內(nèi)通入氬氣和乙炔的混合氣體，對(duì)基體加偏壓，以在基體表面形成改性類(lèi)石墨碳膜層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟S5中，乙炔的進(jìn)氣量小于氬氣的進(jìn)氣量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟S5中，乙炔的進(jìn)氣量為5-15sccm，氬氣的進(jìn)氣量為15-20sccm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟S5中，基體偏壓為55-1OOV。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，其特征在于，在執(zhí)行所述步驟S3之后、執(zhí)行所述步驟S4之前，執(zhí)行步驟S31、開(kāi)啟鉻靶電流，向真空腔內(nèi)通入氬氣，對(duì)基體加偏壓，以對(duì)基體表面進(jìn)行清洗。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，其特征在于，在執(zhí)行所述步驟S31之后、執(zhí)行所述步驟S4之前，執(zhí)行步驟S32、逐漸增加鉻靶電流，逐漸降低基體偏壓，以在基體表面形成基體與鉻的共混層。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，其特征在于，在執(zhí)行所述步驟S32之后、執(zhí)行所述步驟S4之前，執(zhí)行步驟S33、逐漸增加鉻靶電流，以在基體共混層上沉積鉻形成純鉻過(guò)渡層。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟S4中，逐漸降低鉻靶電流，逐漸增加碳靶電流，以在純鉻過(guò)渡層上沉積鉻和碳形成復(fù)合過(guò)渡層。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟S5中，鉻靶電流為0.2-0.5A。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙炔氣體改性類(lèi)石墨碳膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟S2中，將表面預(yù)處理完成后的基體放入三軸旋轉(zhuǎn)籠內(nèi)，再將所述三軸旋轉(zhuǎn)籠放入真空腔中。
【文檔編號(hào)】C23C14/22GK105951044SQ201610291946
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】宋福田, 王忠平, 張政民, 李世濤, 王泰吉, 徐鵬
【申請(qǐng)人】中車(chē)青島四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司