[发明专利]镀膜基材以及离子束源沉积制备镀膜基材的方法

说明书

本发明公开了一种离子束源沉积制备镀膜基材的方法以及该方法制得的镀膜基材，该方法包括如下步骤：提供基材；在基材表面形成介质层，介质层的材料为ZrO或SiO_xN_y；以碳原子数为1～12的碳氢化合物为气体碳源，在介质层上沉积形成第一类金刚石碳层；在第一类金刚石碳层上继续沉积形成第二类金刚石碳层，得到镀膜基材。制得的镀膜基材第二类金刚石碳层中含有C‑H键、以sp2的形式结合的C‑C键以及以sp3的形式结合的C‑C键，从而兼具了金刚石的高硬度和石墨表面低摩擦系数的优良特性，使得镀膜基材有较高的硬度、较低的摩擦系数和优异的抗酸碱腐蚀能力。

技术领域

本发明涉及一种镀膜基材以及离子束源沉积制备该镀膜基材的方法。

背景技术

玻璃能承受多数普通环境的长期使用要求，是一种非常稳定的材，但当玻璃的表面经常与其它硬质材料接触或产生摩擦时，如与玻璃、陶瓷、硬质金属进行刮蹭摩擦时，玻璃的表面是比较容易损坏的。此外，当玻璃表面暴露在化学腐蚀性气氛，或者一些无机或有机溶剂接触(如碱溶液、酸雨或某些类型的硬水)，经常会导致玻璃表面的劣化及产生污渍，产生不可清除的可见外观缺陷。这些人眼可见的玻璃划伤、擦伤、侵蚀痕迹直接影响它的美观性。因此提升玻璃表面的抗划伤性能和抗腐蚀能力，是非常有意义的。

类金刚石薄膜通常又被人们称为DLC(Diamond Like Carbon)薄膜，它是一类性质近似于金刚石，具有高硬度、高电阻率、良好光学性能等，同时又具有自身独特摩擦学特性的非晶碳薄膜。碳元素因碳原子和碳原子之间的不同结合方式，从而使其最终产生不同的物质：金刚石(diamond)—碳碳以sp3键的形式结合；石墨(graphite)—碳碳以sp2键的形式结合；而类金刚石(DLC)—碳碳则是以sp3和sp2键的形式结合，生成的无定形碳的一种亚稳定形态，兼具了金刚石和石墨的优良特性。由类金刚石而来的DLC膜同样是一种亚稳态长程无序的非晶材料，碳原子间的键合方式是共价键，主要包含sp2和sp3两种杂化键，而在含氢的DLC膜中还存在一定数量的C-H键。

为了解决玻璃表面擦伤、侵蚀这些问题，前人做过一系列的探索研究。采用过在玻璃表面形成一层有机抗划伤薄膜，这样可以有效的降低玻璃表面的摩擦系数及提升表面的抗划伤抗腐蚀能力，但有机膜的结合强度不高，耐候性能差、容易彻底脱离。还有一种方法是在玻璃表面制备一层无机薄膜，如氧化物或者氮化物膜层，这种膜层有较高的膜层硬度及抗腐蚀能力，但是摩擦系数较高，在摩擦过程中容易造成膜层脱落。

从前人的研究中不难看出，解决玻璃表面的抗划伤和抗腐蚀性能，主要从三个方面进行性能提升，一是通过制备膜层降低玻璃表面的摩擦系数，摩擦系数越低越不容易造成划伤，即使在表面硬度相同的情况下，摩擦系数的降低也有利于玻璃表面抗划伤性能的提升；二是通过膜层提升表面硬度，表面硬度提升抗划伤性能也会大幅度提升，三是膜层具有抗酸抗碱抗有机溶剂的能力，形成惰性表面，不与外接的化学物质发生反应提升抗腐蚀性能。前人的研究中没能很好的将这三者有机的结合起来，要么兼顾了摩擦系数的降低及抗腐蚀性能的提升，要么仅兼顾了膜层硬度的提升及抗腐蚀性能的提升。

发明内容

基于此，有必要提供一种镀膜基材以及离子束源沉积制备镀膜基材的方法，该镀膜基材的表面膜层的摩擦系数较低、硬度较高并且具有优异的抗酸碱腐蚀能力。

一种离子束源沉积制备镀膜基材的方法，包括如下步骤：

提供基材；

在所述基材表面形成介质层，所述介质层的材料为ZrO或SiO_xN_y，其中，0.1<x<2，0.1<y<4/3；