[发明专利]超厚DLC涂层在审
申请号: | 201810115942.2 | 申请日: | 2018-02-06 |
公开(公告)号: | CN108070857A | 公开(公告)日: | 2018-05-25 |
发明(设计)人: | 陈君;乐务时 | 申请(专利权)人: | 苏州涂冠镀膜科技有限公司 |
主分类号: | C23C28/00 | 分类号: | C23C28/00;C23C28/04;C23C14/06;C23C14/14;C23C14/32;C23C14/35;C23C16/26;C23C16/44 |
代理公司: | 苏州谨和知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 32295 | 代理人: | 叶栋 |
地址: | 215126 江苏省*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 软质层 硬质层 超厚 调制 基底材料表面 膜层 制备 周期性排布 崩裂 操作过程 调制周期 厚度增加 耐磨性能 生产需求 整体硬度 周期交替 高应力 规模化 硬质相 周期数 排布 应用 生产 | ||
本发明公开了一种超厚DLC涂层,由周期性排布于基底材料表面的双层调制结构构成,所述调制结构包括软质层和设于所述软质层之上的硬质层,所述软质层与硬质层周期交替排布于所述基底材料表面。本发明的超厚DLC涂层不仅能够解决硬质相厚度增加时其内部高应力导致的膜层自动崩裂的问题,而且能够大幅提升膜层的整体硬度,同时兼具优良的耐磨性能,具有广阔的应用前景;与此同时,本发明的制备方法通过调节软质层‑硬质层双层调制结构的调制周期、或者其周期数,制备出具有特定厚度的DLC涂层以满足实际生产需求,其操作过程简单,便于规模化批量生产。
技术领域
本发明涉及一种DLC涂层及其制备方法,具体涉及一种超厚DLC涂层及其制备方法,所涉技术是真空PVD镀膜,属于表面处理领域。
背景技术
表面处理是一种广泛用于材料和工件表面改性的处理手段,包括热处理、电镀、喷涂、真空镀膜。近年来,得益于真空镀膜技术的发展,由其制备所得的多层复合薄膜由于具有特殊的性能而越来越受到人们的重视与关注。在此类复合薄膜结构中,通常将构成复合薄膜的周期性排布的重复结构单元称为调制结构,将该调制结构的厚度称为调制周期。
DLC(类金刚石)薄膜是当下最热门的高新材料研究和应用热点之一,DLC具有红外透过性、高硬度、低摩擦系数、高导热、绝缘、合适的禁带宽度等特性,在国防、工业制造、医疗卫生、半导体、食品加工等领域都有广泛的应用。但是,DLC薄膜内应力非常高,可达10GPa以上,膜层的厚度只能控制在0.1-0.2μm之间,否则会开裂,不能粘合在工件表面。通过调整薄膜材料组织结构或者掺杂技术,可以降低内应力,而目前行业广泛能够做到的厚度都在4μm以下,典型厚度在1-2μm之间。
厚度是薄膜的一项重要技术指标,关系到薄膜使用寿命、以及薄膜功能指标是否能够达到实际应用要求。DLC涂层主要涂覆在零件表面,以解决零件表面磨损问题,延长零件的使用寿命。实际应用中要求DLC涂层的厚度达到10μm以上,以使涂层具有足够的韧性、硬度和疲劳寿命。目前所采用的方案为:首先在基底材料上沉积一定厚度的基础层,然后在基础层上沉积DLC涂层,受现有技术的限制,通常基础层的厚度达到8μm以上,而DLC涂层的厚度都在4μm以下;除此之外,可在DLC涂层中掺杂金属元素如Cr等,以增加涂层的沉积厚度,又或者在DLC涂层中生成更多的sp
发明内容
本发明的目的在于提供一种超厚DLC涂层及其制备方法,得到厚度为10μm以上的复合膜层结构的DLC涂层,以满足实际生产的要求。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:一种超厚DLC涂层,由周期性排布于基底材料表面的双层调制结构构成,该调制结构包括软质层和设于软质层之上的硬质层,软质层与硬质层周期交替排布于基底材料表面。
进一步地,DLC涂层的厚度大于10μm。
进一步地,DLC涂层的厚度为10-50μm。
进一步地,调制结构的调制周期为纳米量级或微米量级调制周期。
进一步地,纳米量级调制周期为0.15-0.90μm,软质层的厚度为0.05-0.10μm,硬质层的厚度为0.10-0.80μm;或微米量级调制周期为1.50-2.80μm,软质层的厚度为0.50-0.80μm,硬质层的厚度为1.00-2.00μm。
进一步地,软质层为CrN、TiN、WC、ZrN、Cr、Ti、W、Zr中的一种,硬质层为类金刚石。
除此之外,本发明还提供了一种制备本发明的超厚DLC涂层的PVD制备方法,具体制备步骤包括:
S1、提供基底材料,进行清洗、干燥,得到干燥后的基底材料;
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