[发明专利]纹理化DLC涂层的方法及由此纹理化的DLC涂层

说明书

发明背景

本发明首先涉及一种用于修饰并且特别是纹理化类金刚石碳(DLC)表面涂层的特定方法。

现在这样的涂层或膜众所周知，通常由氢化非晶碳的膜形成，氢化非晶碳的膜具有高硬度、低摩擦系数、粘附、电绝缘和化学惰性的性质，这些性质在摩擦应用方面特别有用。

术语“DLC”主要用来指所谓的氢化非晶碳，以a-C:H表示；已知DLC在专业文献中有着明确的定义(J.Robertson，Materials Science and Engineering R(27)，2002，129-281.)。

尽管迄今已知DLC涂层具有低摩擦系数性质，但在针对特定应用优化所述性质方面正在进行研究。

这是本发明的目的。

发明内容

本发明涉及一种纹理化DLC涂层的方法，所述方法包括：

-在DLC涂层的自由或上表面上沉积球状物(bille)或球状体(sphère)的单层；

-用氧等离子体干法蚀刻DLC涂层；

-最后，清洗所述涂层的表面以去除所述球状物或球状体。

换句话说，本发明涉及用简单的方法纹理化DLC涂层，所述方法限于实施三个步骤，省去常规蚀刻技术如光刻。

这样做，根据本发明的方法用于限制如使用蚀刻方法例如激光烧蚀可能产生的对DLC涂层的这类潜在损害，伴随所述涂层性质劣化。

本发明特别适用于处理具有轮廓(换句话说，是非平面的)的机器发动机部件的DLC涂布表面，特别是具有3D几何形状的那些。

根据本发明，DLC用来指氢化非晶碳材料，以a-C:H表示。

根据本发明，球状物或球状体的单层可采用所谓的朗缪尔-布洛尔杰特(Langmuir-Blodgett)技术沉积。该技术(现在已完全掌握)用于从液体浴向基材的表面转移纳米颗粒或微颗粒的单层。

这样做，可以采用这种技术沉积不同性质的球状物或球状体，特别是由二氧化硅或聚合物(例如特别是胶乳或聚苯乙烯)制成的那些，所述球状物或球状体的直径可以在100纳米到超过10微米之间。

已知该技术使得能够以高组装速率获得球状物或球状体的均匀单层。

或者，球状物或球状体的单层可采用称为“浸涂”的技术沉积。当需要纹理化大表面或三维几何形状时，优选该技术。

此外，除了用于分散球状物或球状体的溶剂之外，液体浴还可以包含表面活性剂，例如

根据本发明，利用允许优先攻击DLC涂层而不是构成球状物或球状体的材料(特别是二氧化硅)的选择性化学工艺，特别是利用氧等离子体干法蚀刻DLC涂层。

或者，球状物可由聚合物如胶乳或聚苯乙烯组成。

根据本发明，蚀刻后，可在乙醇浴中清洗DLC涂层的表面，使得可去除所述球状物或球状体。去除用来指从表面除去球状物。

由于所用处理，在DLC涂层表面上实施的纹理化的特征在于：存在不同尺寸的孔洞或空穴，所述空穴的大小由所用球状物的大小决定。所述空穴可能可以彼此连通。

根据本发明，所述孔洞因子(换句话说，每单位表面积的孔洞数)可通过在用氧等离子体蚀刻之前实施SF₆+CHF₃等离子体蚀刻的中间步骤而增加。

本发明还涉及具有根据本发明方法纹理化的DLC型表面涂层的机器磨损或摩擦部件。

这些机器部件的涂层的孔洞因子，即每单位所述涂层表面积的孔洞或空穴数，可由此高于10％。

此外，DLC型涂层的表面上存在的至少一些孔洞或空穴是连通的，以促进润滑剂的流通。

附图简述

由作为实例给出并由附图非限制性地支持的下列实施方案，可实施本发明的方式及所得优点会变得更清楚，在附图中：

图1为涂布有DLC涂层并具有根据本发明方法的球状物或球状体单层的基材的示意性侧视图。

图2为蚀刻步骤后获得的与图1相似的视图。

图3为清洗后(换句话说，除去球状物或球状体的层后)涂层表面的图，图4是其顶视图。

图5和6分别为示出对于未纹理化的DLC涂层和根据本发明纹理化的涂层“球盘”型摩擦装置内摩擦系数随钢珠所经过的距离的变化的图。

发明详述

根据本发明，所述方法的第一步因此包括在DLC涂层(1)的表面上沉积球状物或球状体的单层(4)。DLC涂层(1)通常沉积在预涂布有底涂层(2)的基材(3)上，基材(3)可例如由氢化碳化硅制成。