[发明专利]一种在零件内表面沉积DLC防护薄膜的方法

说明书

本发明公开了本发明一种在零件内表面沉积DLC防护薄膜的方法，该方法基于线形微波等离子体设备实现镀膜过程，本发明提出了引入线形微波等离子体在零件内壁镀防护薄膜的新方法，该方法可以在零件内腔制备出均匀的防护薄膜，所镀的保护膜致密、均匀，附着强度好；很好地解决了内径较细的管件内表面处理时等离子体难以进入管件内的难题。

技术领域

本发明涉及表面技术领域，具体的说，是一种在零件内表面沉积DLC防护薄膜的方法。

背景技术

发动机的缸管、以及传动部位的伞齿内部花键等工件以其内表面作为主要工作面,其内表面的失效周期决定着整个部件的使用寿命。由于腐蚀、摩擦磨损等因素管件内表面经常发生严重的破坏，造成这些零件寿命较短，更换频繁。且这些零件由于直径较小（通常小于150mm）采用常规方法很难对其进行防腐蚀及耐磨损的工艺。对于零件内工作面进行防护处理是很多公司和研究机构一直致力于解决的问题，人们为了解决零件内壁的磨损问题也提出了很多方法。目前针对管件内表面改性处理，世界上一些科研机构及大学都做了大量的研究工作，主要采用的方法有电镀、激光强化处理、等离子体表面改性等。

目前，内表面的防护处理方法主要有电镀、激光强化处理和等离子处理等方法。但是电镀涂层在性能上存在着不足，且镀液对环境有严重污染，而激光强化处理需要有激光发生器，设备庞大，成本较高。同时钢材对红外能（波长为 10.6μm）的吸收率非常低，仅为10%左右，造成能量的浪费，因此激光只适用一些特殊的场合，其应用受到了极大的限制。气体放电等离子在材料表面改性及处理方面有非常广泛的应用，可以在零件表面生成各种功能薄膜，可以起到耐磨防腐等方面的应用，目前内表面的等离子处理主要应用的方法是空心阴极放电方法、中心辅助电极及微波ECR等离子体源等方法，由于前两种方法存在放电不均匀的缺陷，而微波ECR等离子体源需要外加磁场处理无法处理铁磁性材料。因此内表面的等离子体处理一直是表面改性处理的难点。

线形微波等离子体是利用微波与等离子体之间的相互作用、产生并维持等离子体的一种装置。在此设备中, 由磁控管产生功率为800 W、频率为2.45 GHz 的微波。经过波导管、环行器、功率匹配负载之后、微波由波导同轴模式转换器, 从设备的两端被耦合进入沉积室。在沉积室的轴线上, 装置有作为微波发射源的同轴线式发射天线。在发射天线的外侧装有石英管。当馈入微波能量以后, 即可在沉积室内产生一围绕石英管的等离子体柱,通过改变馈入的微波功率以及气体的种类和压力，可以调节等离子体柱的半径。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种在零件内表面沉积DLC防护薄膜（类金刚石镀膜(Diamond-like carbon)的方法，解决管件，特别是内径较细的管件内表面处理时等离子体难以进入管件内的难题。

为解决上述技术问题，本发明一种在零件内表面沉积DLC防护薄膜的方法，基于线形微波等离子体设备实现镀膜过程，所述方法包括以下步骤：

将零件的内表面进行吹砂或抛光处理，用去离子水清洗5分钟，然后放入超声波用丙酮清洗。

将一个以上零件套在内置同轴微波天线的石英圆管外围，安装时保持所有零件中心与石英管同轴。所有零件接负偏压并与腔室绝缘。

用电吹风吹干后，放入真空室抽真空，通入氩气，调节氩气流量在5~8sccm之间，气压控制在0.05~0.08Pa之间，开启气体离子源，其功率设定为200~300W，进行氩离子轰击清洗，清洗时间控制在30~60min之间。

调节C2H2流量至100~150sccm，氩气流量调节至100~200sccm，气压控制在0.1~0.2Pa之间，打开脉冲偏压电源，调节频率值至30k~50kHz，占空比30%~50%，偏压-50V~ -100V，调节微波功率至300W ~500W，在零件的内壁镀类金刚石薄膜。

优选地，所述丙酮清洗时间为60min。