[发明专利]碳基减摩耐磨涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种碳基减摩耐磨涂层，其特征在于，为由粘结层与工作层交替沉积而成的多层膜结构；

所述粘结层为Ti、Cr、W元素中的一种的单质或氮化物或碳化物的薄膜，或者为Si元素的薄膜；

所述工作层为类石墨非晶碳薄膜，所述类石墨非晶碳薄膜中石墨结构的原子百分含量大于70%。

2.根据权利要求1所述的碳基减摩耐磨涂层，其特征在于，所述的碳基减摩耐磨涂层的厚度为10μm～50μm，硬度为10GPa～20GPa，划痕结合力大于50N，水环境中的摩擦系数小于0.1，水环境中的磨损率小于10^-16m³N^-1m^-1数量级。

3.根据权利要求1所述的碳基减摩耐磨涂层，其特征在于，每一层所述粘结层的厚度为100nm～400nm，每一层所述工作层的厚度为1000nm～2000nm，且所述粘结层与相邻的所述工作层的厚度比为1:5～1:10。

4.根据权利要求1所述的碳基减摩耐磨涂层，其特征在于，所述粘结层与所述工作层交替沉积的循环次数为10～30次。

5.一种权利要求1－4任一项所述的碳基减摩耐磨涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将基体进行前处理；

对前处理完毕的基体表面进行等离子体清洗；

在经过等离子清洗后的基体表面沉积所述的碳基减摩耐磨涂层。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述基体的前处理包括以下步骤：

①选用普通洗涤剂处理所述基体；

②对步骤①得到的基体表面进行喷砂处理；

③采用工业清洗剂对步骤②得到的基体进行超声波清洗；

④将步骤③得到的基体经去离子水漂洗后置于烘箱，加热烘干表面水渍。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述等离子体清洗包括以下步骤：

将前处理完毕的基体置于磁控溅射系统真空腔内的样品架上，抽真空；待真空腔室内气压抽至5×10^-3Pa以下时，通入Ar气并调节气压至1Pa～10Pa；打开偏压电源，调节偏压电压为500V～1000V，偏压占空比为40%～60%；Ar气在电场作用下被激发为等离子体，对所述前处理完毕的基体表面进行刻蚀，刻蚀时间为5min～50min。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳基减摩耐磨涂层采用磁控溅射技术沉积；

其中，Ti、Cr、W的单质的薄膜采用中频或直流磁控溅射技术在Ar气氛下溅射沉积获得；非金属Si的薄膜采用射频或直流磁控溅射技术在Ar气氛下溅射沉积获得；Ti、Cr、W的氮化物的薄膜采用中频或直流反应磁控溅射技术在N₂气氛下溅射沉积获得；Ti、Cr、W的碳化物的薄膜采用中频或直流反应磁控溅射技术在C₂H₂气氛下溅射沉积获得；类石墨非晶碳薄膜采用直流磁控溅射技术在Ar气氛下溅射沉积获得。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳基减摩耐磨涂层的沉积过程中，具体工艺参数如下：

磁控溅射设备的真空腔内气体压力为0.5Pa～1.5Pa；中频磁控溅射电源的电流为1.5A～2.5A，直流磁控溅射电源的电流为1.0A～2.0A，射频磁控溅射电源的功率为300W～500W；电源偏压为400V～600V的脉冲偏压，偏压占空比为40%～60%。