[发明专利]一种钨探针复合类金刚石涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钨探针复合类金刚石涂层，该涂层依次由钨探针基体、底层粘接层和表层构成，所述底层粘接层为金属钛，所述表层为类金刚石涂层。其制备方法采用阴极过滤电弧技术，离子束技术和真空溅射技术相结合，在试样基底上实现复合类金刚石涂层沉积，本发明获得的复合类金刚石涂层具有高的膜基结合强度，低内应力，低摩擦系数，良好的均匀性和长耐磨特性。

技术领域

本发明涉及类金刚石涂层，尤其涉及一种钨探针复合类金刚石涂层及其制备方法。

背景技术

类金刚石涂层以其高硬度、超低摩擦系数、高耐磨性和耐腐蚀性等特点，在机械、电子、生物医学等领域显示出广阔的应用前景。然而，类金刚石涂层也存在着自身的缺点，限制了其应用。

目前，困扰研究者制备复合类金刚石涂层的主要问题是：

1、类金刚石涂层与不锈钢、铝合金、钛合金、铜和陶瓷等试样基底表面的结合力较差，在磨损或腐蚀工况下极易脱落和失效；

2、通过各种制备方法获得的类金刚石涂层普遍具有较高的内应力(有时高达10GPa)，当涂层达到一定厚度时，大的压应力使涂层易于发生开裂剥落，限制了类金刚石涂层的沉积厚度。

发明内容

本发明是为了解决上述不足，提供了一种钨探针复合类金刚石涂层及其制备方法。

本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种钨探针复合类金刚石涂层，其特征在于：该涂层依次由钨探针基体、底层粘接层和表层构成，所述底层粘接层为金属钛（Ti）层，所述表层为类金刚石涂层。

所述底层粘接层厚度为0.3～0.5微米；所述表层厚度为0.8～1.2微米。

一种钨探针复合类金刚石涂层的制备方法，其特征在于：将经过常规前处理后的钨探针置于阴极过滤电弧-离子源-磁控溅射复合气相沉积真空系统中，依次沉积以下多层梯度膜：

（1）磁控溅射钛（Ti）粘接层，将工件置于磁控溅射真空系统中，以金属钛（Ti）靶为阴极，工作气体为氩气（Ar），沉积时间5～15分钟；工艺过程中，氩气被离化成氩离子，高能量的氩离子轰击钛靶材表面，将表层的钛原子轰离靶材表面，然后沉积到工件上；

（2）过滤阴极电弧离子源沉积低硬度、低应力类金刚石层，石墨靶，真空度为10^-4Pa，时间为15～30分钟；采用高脉冲偏压电压2000V，适当缩短脉冲时间而增加电压值，从而能够获得低应力的类金刚石涂层，可以提高整个涂层和工件基体的粘结力；

（3）过滤阴极电弧离子源沉积较高硬度、适当应力的类金刚石层；石墨靶，真空度为5×10^-4Pa，1000～1500V的负脉冲偏压，工艺时间100～200分钟；适当减少电压值和较长的工艺时间，从而能够获得较高硬度、适当应力的类金刚石涂层；

经过步骤（1）、步骤（2）和步骤（3），最后，在钨探针上获得复合类金刚石涂层。

本发明钨探针类金刚石复合涂层，干摩擦系数低于0. 12，经相关机构测试，其耐磨性能可以延长六至二十倍。

本发明与现有技术相比的优点是：

1、采用本发明制得的钨探针类金刚石复合涂层与基体牢固结合，具有优异的抗磨与自润滑性能。其特点在于多层结构提供了良好的支撑和界面结合，克服了常规类金刚石薄膜内应力高、附着力差、承载能力弱等缺点。

2、本发明的钨探针涂层加工方法属于真空等离子范畴，绿色环保，不会对环境造成污染。所采用的复合工艺稳定，可实现批量生产，具有很好的应用价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式