[发明专利]一种多层复合类富勒烯薄膜在汽车发动机上产业化的方法

权利要求书

1.一种多层复合类富勒烯薄膜在汽车发动机上产业化的方法，其特征在于，将要沉积薄膜的发动机部件依次通过除油、漂洗、除锈、漂洗、脱水的清洗装置后，装入真空腔中；将真空腔真空度依次通过机械泵、罗茨泵、分子泵、低温水汽泵抽至2.0×10^-3Pa；在镀膜前利用高功率脉冲离子源进行高强度的气体离子轰击清洗，去除待镀工件表面的氧化/钝化层、污物和毛刺；接下来采用阴极电弧技术进行高能金属离子轰击来镀粘结层，然后利用高功率脉冲离子源离化反应气体，提高镀膜区域的等离子体密度，并配合非平衡磁控溅射技术依次在工件上沉积高性能金属氮化物、金属碳氮化物、类富勒烯薄膜的沉积。

2.如权利要求1所述的多层复合类富勒烯薄膜在汽车发动机上产业化的方法，其特征在于，所述可沉积薄膜的发动机部件为缸体、曲轴、活塞销或控制活塞，材质为热处理回火温度大于150℃、表面光洁度Ra<0.6μm、表面无锈点、凹坑的不锈钢、轴承钢、模具钢、碳素钢或铸铁。

3.如权利要求1或2所述的多层复合类富勒烯薄膜在汽车发动机上产业化的方法，其特征在于，所述清洗装置除油采用的中性或弱酸性水基除油剂，漂洗采用去离子水溢流方式，除锈采用弱酸性除锈剂，脱水采用无水乙醇，整个清洗过程均在超声波震荡下进行。

4.如权利要求1所述的多层复合类富勒烯薄膜在汽车发动机上产业化的方法，其特征在于，抽真空先用机械泵将真空腔抽至800Pa，然后打开罗茨泵将真空腔抽至10Pa，最后开分子泵和低温水汽泵将真空抽至2.0×10^-3Pa。

5.如权利要求1所述的多层复合类富勒烯薄膜在汽车发动机上产业化的方法，其特征在于，利用高功率脉冲离子源进行高强度气体离子轰击时要通入纯度大于99.99%的Ar气，轰击过程中保持腔内气压在0.35-0.45Pa，离子源电流强度在8-12A；直流脉冲偏压为600-800V，占空比40-60%，频率40-80KHz，轰击时间为15min。

6.如权利要求1所述的多层复合类富勒烯薄膜在汽车发动机上产业化的方法，其特征在于，采用阴极电弧轰击高能金属离子时要通入纯度大于99.99%的Ar气，轰击过程中保持腔内气压在0.35-0.40Pa，轰击的高能金属离子源为纯度大于99.99%Ti靶，靶基距为8-12cm，阴极电弧Ti电流为120-150A；直流脉冲偏压为400-600V，占空比40-60%，频率40-80KHz，轰击时间为20min。

7.如权利要求1所述的多层复合类富勒烯薄膜在汽车发动机上产业化的方法，其特征在于沉积高性能金属氮化物时，通入纯度大于99.99%的Ar、N₂气，N₂与Ar的百分比浓度为40-60%，反应气体压强为0.45-0.55Pa；高功率脉冲离子源电流强度8-12A；非平衡磁控溅射Ti和Cr靶电流为10-12A，占空比为40-60%，频率为40-80KHz；阴极电弧Ti电流为100-120A；直流脉冲偏压为200-400V，占空比40-60%，频率40-80KHz，沉积时间35min。

8.如权利要求1所述的多层复合类富勒烯薄膜在汽车发动机上产业化的方法，其特征在于沉积高性能金属碳氮化物时，通入纯度大于99.99%的Ar、N₂、CH₄或C₂H₂气体，N₂与Ar的百分比浓度为40-60%，反应气体压强为0.45-0.55Pa；CH₄或C₂H₂气体通入量与Ar百分比浓度CH₄/Ar或C₂H₂/Ar按5%/2min依次增加到100%；高功率脉冲离子源电流强度8-12A；非平衡磁控溅射Ti和Cr靶电流为10-12A，占空比为40-60%，频率为40-80KHz；阴极电弧Ti电流为100-120A；直流脉冲偏压为100-200V，占空比40-60%，频率40-80KHz，沉积时间40min。

9.如权利要求1所述的多层复合类富勒烯薄膜在汽车发动机上产业化的方法，其特征在于沉积高性能类富勒烯纳米结构碳薄膜时，通入纯度大于99.99%的Ar、N₂、CH₄或C₂H₂气体，N₂与Ar的百分比浓度为（N₂/Ar）40-60%，CH₄或C₂H₂气体通入量与Ar百分比浓度CH₄/Ar或C₂H₂/Ar为100%；高功率脉冲离子源电流强度8-12A；非平衡磁控溅射Ti和Cr靶电流为10-12A，占空比为40-60%，频率为40-80KHz；阴极电弧Ti电流为100-120A；直流脉冲偏压为100-200V，占空比40-60%，频率40-80KHz，沉积时间30min。