[发明专利]一种非晶碳涂层及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种非晶碳涂层，其设在零件的基体表面上，其特征是：该非晶碳涂层由打底层、中间过渡层和顶层三层构成；所述打底层为Ti、Cr金属层，中间过渡层为Ti、Cr和非晶碳的混合层，顶层为掺杂有少量Ti、Cr的非晶碳涂层；其中，过渡层中的Cr元素的含量从底层到表层方向呈逐渐递减的趋势，C元素呈逐渐增加的趋势，而Ti元素的含量基本保持稳定；

在基体与非晶碳涂层之间有一层Ti和Cr作为金属的所述打底层，其中Ti和Cr的原子百分含量分别为5～10％和40～60％，其他为基体，且底层金属与基体元素相互扩散，形成良好的结合层；所述底层与顶层之间是Ti、Cr和C的混合中间过渡层，中间过渡层包括C、Cr、Ti元素，其中金属Cr元素的含量从40～60％逐渐递减至20～30％，C元素的含量从30～40％逐渐增加至60～70％，Ti元素的含量基本稳定在5～10％；所述顶层是掺杂少量Ti、Cr元素的非晶碳涂层，掺杂的Ti原子百分含量均分别为5～10％，Cr的原子百分含量为5～20％，C元素含量为70～90％；

所述涂层的总厚度在2.1～3.0μm的范围。

2.根据权利要求1所述的非晶碳涂层，其特征是：所述打底层的厚度为300～500nm，所述过渡层厚度为1500～2000nm，所述顶层的厚度为300～500nm。

3.一种如权项1所述的非晶碳涂层的制备方法，其特征在于：采用多源磁控溅射法，所用溅射靶材料是工业纯铬Cr靶、钛Ti靶和石墨C靶，在靶源位置分别放置纯铬Cr靶、钛Ti靶和碳C靶共6对，12只溅射靶，通过6个开关来控制各对靶功率和电流的大小；系统的本底真空为：1.0×10^-2～2.0×10^-2Pa，工作气压为：2×10^-1～4×10^-1Pa，通过通入工作气体为高纯Ar气维持该工作压力，制备工序包括：

制备金属打底层：开启铬Cr靶、钛Ti靶，在基材表面沉积金属底层；

制备溅射涂层：其后，开启铬Cr靶、钛Ti靶和石墨C靶，进行涂层溅射，在溅射涂层制备过程中，通入辅助反应气体为乙炔C₂H₂；

溅射涂层制备过程中，所述Cr靶的电流由25.0～28.0A依次递减至0.2～1.0A，功率由15.0～16.0KW依次递减至1.0～1.5KW；所述Ti靶的电流由30.0～35.0依次递减至5.0～7.0A，功率由17.0～17.5KW依次递减至5.0～6.0KW；所述石墨C靶电流由0.5～2.0A依次递增至21.0～25.5A，功率由1.0～1.5KW依次递增至15.0～16.0KW；在制备所述溅射涂层中包括制备中间过渡层和顶层过程，设置脉冲偏压，从-600～-400V起始，逐渐递减，终了偏压不低于-50V，占空比由60％递增到80％。