[发明专利]一种在基材表面制备DLC薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种DLC薄膜材料的制备方法，属于真空表面处理和材料表面保护领域。

背景技术

随着石化产业的兴起，塑料制品越来越多的出现在人们的日常生活中，而工业上对塑料模具的要求也越来越高。塑料模具材料范围很广，如硬质合金、模具钢，但是对性能要严格，如耐蚀性、耐冲击性以及出色的防粘模性能，在实际生产中模具成本占塑料制品成本中比较大的比例，所以制造延长模具的使用寿命具有非常重要的经济意义。目前采用镀膜的模具是一种延长模具使用寿命的非常有效的方法。

DLC薄膜具有硬度高、摩擦磨损性能优越、化学性能稳定以及生物相容性好等优点而具有广泛的应用价值，在塑料模具中应用DLC薄膜可以有效地提高模具的使用寿命。但是纯DLC薄膜表现出来的较大的残余应力、较低的抗氧化性能以及较高的表面能在一定程度上限制了DLC薄膜的应用，无氢DLC的残余应力问题尤为突出。

发明内容

本发明目的是要解决现有方法制备的纯DLC薄膜具有较大的残余应力，且表面能高、表现出亲水性的问题，而提供一种在基材表面制备DLC薄膜的方法。

一种在基材表面制备DLC薄膜的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、表面处理：先对基材进行砂纸逐级打磨并抛光处理，然后超声波清洗，得到清洗好的基材；

二、离子刻蚀清洗：现有利用Ar离子对基材进行离子刻蚀清洗，再利用金属离子对基材进行离子刻蚀清洗，得到离子刻蚀清洗后基材；

三、制备金属过渡层和金属氮化物过渡层：先利用磁控溅射方法在离子刻蚀清洗后基材表面制备金属过渡层，得到金属过渡层-基材，然后利用磁控溅射方法在金属过渡层-基材的金属过渡层上制备金属氮化物过渡层，得到金属氮化物过渡层-金属过渡层-基材；

四、制备DLC应力释放层：利用高功率磁控溅射方法在金属氮化物过渡层-金属过渡层-基材的金属氮化物过渡层上制备DLC应力释放层，得到DLC应力释放层-金属氮化物过渡层-金属过渡层-基材；

五、制备DLC疏水层：利用高功率磁控溅射方法在DLC应力释放层-金属氮化物过渡层-金属过渡层-基材的DLC应力释放层上制备DLC疏水层，得到DLC疏水层-DLC应力释放层-金属氮化物过渡层-金属过渡层-基材，即完成在基材表面制备DLC薄膜；步骤五得到的DLC薄膜从下至上依次由金属过渡层、金属氮化物过渡层、DLC应力释放层和DLC疏水层。

本发明的优点：：一、本发明是采用高功率磁控溅射沉积技术制备DLC薄膜，通过使用BGS6341型电子薄膜应力分布测试仪，采用基片曲率的方法测量DLC薄膜的应力，结果表明本发明制备的DLC薄膜的应力为-0.981GPa，低于纯DLC薄膜的应力，因此本发明制备的DLC薄膜具有低应力性能；二、通过JC2000C3型静滴接触角/表面张力测量仪测量薄膜的接触角，结果表明本发明制备的DLC的水接触角为102.3o，大于90o，因此本发明制备的DLC薄膜具有疏水性；三、本发明DLC薄膜中的金属(非金属)和金属(非金属)氧化物的掺杂浓度可以分别通过靶功率控制调制；四、本发明具有安全、无污染等特点，设备简单、操作方便，为绿色环保表面处理技术。

附图说明

图1为具体实施方式一制备的DLC薄膜结构示意图，1表示基材，2表示金属过渡层，3表示金属氮化物过渡层，4表示DLC应力释放层，5表示DLC疏水层。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种在基材表面制备DLC薄膜的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、表面处理：先对基材进行砂纸逐级打磨并抛光处理，然后超声波清洗，得到清洗好的基材；

二、离子刻蚀清洗：现有利用Ar离子对基材进行离子刻蚀清洗，再利用金属离子对基材进行离子刻蚀清洗，得到离子刻蚀清洗后基材；

三、制备金属过渡层和金属氮化物过渡层：先利用磁控溅射方法在离子刻蚀清洗后基材表面制备金属过渡层，得到金属过渡层-基材，然后利用磁控溅射方法在金属过渡层-基材的金属过渡层上制备金属氮化物过渡层，得到金属氮化物过渡层-金属过渡层-基材；

四、制备DLC应力释放层：利用高功率磁控溅射方法在金属氮化物过渡层-金属过渡层-基材的金属氮化物过渡层上制备DLC应力释放层，得到DLC应力释放层-金属氮化物过渡层-金属过渡层-基材；