[实用新型]含金属掺杂的类金刚石厚膜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具有纳米结构的含金属掺杂的类金刚石厚膜，属于新材料技术领域。

背景技术

近年来，各种涂层技术不断发展，为工业制造及人们的日常生活带来许多进步和便利。依托涂层技术，可以使产品或零部件获得更好的表面性能，从而弥补材料本身所不具有的某些特性。类金刚石膜(Diamond-like Carbon)，或简称DLC膜层，是含有金刚石结构（sp3键）和石墨结构（sp2键）的亚稳非晶态物质。

由于DLC膜层具有高硬度、高耐磨性、低摩擦系数、高热导率、高电阻率、化学惰性等与金刚石膜相类似的优异性能，所以近年来DLC膜层一直是薄膜技术领域的研究热点之一，也因其在摩擦学上具有硬度高、摩擦系数低的特点，所以被广泛应用于各种工具、零件之中。

但是，由于DLC膜层的内应力较高，所以它的涂层厚度不高（4微米以下），并且由于其与基材之间的结合力较差，很大程度上制约了其应用。由于DLC的内应力较大，厚度为10 μm的单层的纯DLC膜层几乎没有结合力，所以没有任何应用价值。

因此，为克服现有技术的缺陷，减小DLC膜层的内应力，增强基材之间的结合力，迫切需要一种新的膜层制备工艺。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种具有纳米结构的含金属掺杂的类金刚石厚膜，充分缓解DLC膜层本身的内应力，同时也有效地增加了涂层与基材之间的结合力。

本实用新型的实用新型目的通过以下技术方案实现：一种含金属掺杂的类金刚石厚膜，包含基材、结合层、掺杂层和功能层，所述掺杂层和功能层结合形成一复合层，所述基材的上表面设有结合层，所述结合层的上表面设有依次叠加的复合层且所述掺杂层和功能层间隔设置，所述结合层与复合层中的掺杂层结合，所述类金刚石厚膜的厚度大于4μm。

优选的，所述类金刚石厚膜的厚度大于10μm，并具有100N以上的划痕结合力。

优选的，所述基材为合金钢片、Si片、陶瓷片中的一种。

优选的，所述结合层为Cr、Ti、Ni、Si中的一种，所述结合层的厚度为200~300nm。

优选的，所述掺杂层中掺杂的金属为W、Ti、Cr中的一种或多种，所述掺杂层的厚度为80~120nm。

优选的，所述功能层为DLC膜层，其厚度为450~550nm。

优选的，所述功能层的厚度大于所述掺杂层的厚度。

本实用新型的有益效果主要体现在：在纯DLC膜层中掺杂数层纳米级含金属类金刚石（例如：含钨类金刚石DLC-W）结构，充分缓解DLC膜层本身的内应力，同时也有效地增加了膜层与基材之间的结合力，使膜层厚度可超过10μm，并具有100N以上的划痕结合力。

附图说明

图1：本实用新型含金属掺杂的类金刚石厚膜的结构示意图。

具体实施方式

以下通过典型实施例，对本实用新型进一步说明，但本实用新型并不局限于所述实施例。

如图1所示，本实用新型的含金属掺杂的类金刚石厚膜，包含基材1、结合层2、掺杂层3和功能层4，所述掺杂层3和功能层4结合形成一复合层，所述基材1的上表面设有结合层2，所述结合层2的上表面设有依次叠加的复合层且所述掺杂层3和功能层4间隔设置，所述结合层2与复合层中的掺杂层3结合。基材1选自合金钢片、Si片、陶瓷片中的一种，结合层2为Cr、Ti、Ni、Si中的一种，所述结合层2的厚度为200~300nm。掺杂层3中掺杂的金属为W、Ti、Cr中的一种或多种，所述掺杂层3的厚度为80~120nm。功能层4为DLC膜层，其厚度为450~550nm。

由于金属有很好的塑形，因此可选作为提高DLC膜层的结合力的掺杂物。掺杂层如果采用其它金属，如Ti，Cr，由于掺杂层形成TiC或CrC这两种材料，其本身硬度很高同时脆性也很大，加之它们与DLC之间的结合欠佳，所以导致最终涂层的结合力变差，可能会无法正常使用。因此，本实用新型中的优选实施例一采用W作为掺杂层的掺杂金属。

实施例一：

S1）将基材固定于真空镀膜室中，对真空镀膜室抽气，使之达到5.0×10^-3Pa以上的真空度；