[发明专利]航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层以及结合到航天器运动部件表面的方法

权利要求书

1.一种航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层，包括在使用状态下结合到航天器运动部件基体(1)的表面的基底层(2)、结合于基底层(2)的表面的梯度过渡层(3)和结合于梯度过渡层(3)的表面的类金刚石镀膜层(4)，其特征在于：所述的基底层(2)为钛层，所述的梯度过渡层(3)为钛和硅梯度过渡层，所述的类金刚石镀膜层(4)为掺硅类金刚石膜层。

2.根据权利要求1所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层，其特征在于所述的钛层的厚度小于所述的钛和硅梯度过渡层的厚度，而钛和硅梯度过渡层的厚度小于所述掺硅类金刚石膜层的厚度。

3.根据权利要求1或2所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层，其特征在于所述钛层的厚度为0.08-0.12μm；所述的钛和硅梯度过渡层的厚度为0.3-0.5μm；所述的掺硅类金刚石膜层的厚度为1-5μm。

4.一种如权利要求1所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层结合到航天器运动部件表面的方法，其特征在于包括以下步骤：

A）清洗，先后采用不同的清洗介质并且利用超声波清洗装置对航天器运动部件基体(1)的表面依次进行超声波清洗，得到清洁基体；

B）加热并抽真空，将由步骤A）得到的清洁基体引入真空溅射镀膜机中并且在加热状态下抽真空，控制加热的温度和控制抽真空的真空度；

C）再次清洗，向由步骤B）中所述的真空溅射镀膜机中引入氩气并开启等离子体源对处于抽真空状态的所述清洁基体表面进行轰击清洗，控制等离子体源的电流和电压以及控制轰击清洗的时间，得到轰击清洗基体；

D）沉积基底层(2)，向步骤C）所述的真空溅射镀膜机中通入氩气并在真空度处于10^-1Pa的状态下开启溅射钛钯，在所述轰击清洗基体表面沉积钛层，并且控制沉积钛层的工艺参数，得到表面结合有以钛层为基底层(2)的航天器运动部件基体(1)；

E）沉积梯度过渡层(3)，向步骤D）所述真空溅射镀膜机中引入氩气，并且控制氩气的流量，同时开启磁控溅射钛靶和磁控溅射硅靶，对由步骤D）所述的钛层的表面沉积钛和硅梯度过渡层，并且控制磁控溅射钛靶和磁控溅射硅靶的工艺参数，得到在表面依次结合有钛层以及钛和硅梯度过渡层的航天器运动部件基体(1)；

F）沉积类金刚石镀膜层(4)，开启硅靶，在步骤E）所述的钛和硅梯度过渡层的表面形成掺硅类金刚石膜层，并且在开启硅靶的同时向步骤E）所述的真空溅射镀膜机中引入氩气和乙炔气体，控制氩气和乙炔气体的流量以及控制掺硅类金刚石膜层形成于所述钛和硅梯度过渡层的表面的工艺参数，得到在表面依次结合有由钛层充当的基底层(2)、由钛和硅梯度过渡层充当的梯度过渡层(3)和由掺硅类金刚石膜层充当的类金刚石镀膜层(4)的航天器运动部件基体(1)。

5.根据权利要求4所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层结合到航天器运动部件表面的方法，其特征在于步骤A）中所述的不同的清洗介质依次为石油醚、丙酮以及无水乙醇，所述的不同清洗介质的超声波清洗的时间各为4-6min。

6.根据权利要求4所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层结合到航天器运动部件表面的方法，其特征在于步骤B）中所述的控制加热温度是将加热温度控制为90-100℃；所述的控制抽真空的真空度是将抽真空的真空度控制为2×10^-3-5×10^-4Pa。

7.根据权利要求4所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层结合到航天器运动部件表面的方法，其特征在于步骤C）中所述的氩气的引入流量为200-300sccm；所述的控制等离子体源的电流是将等离子体源的电流控制为28-32A；所述的控制等离子体源的电压是将等离子体源的电压控制为-450～-550V；所述的控制轰击清洗的时间是将轰击清洗的时间控制为25-35min。

8.根据权利要求4所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层结合到航天器运动部件表面的方法，其特征在于步骤D）中所述的控制沉积钛层的工艺参数是指：溅射钛靶的功率控制在4KW、非平衡线圈的电流控制为2A、电压处于-50V的偏压状态和溅射钛靶的时间控制为10min。