[发明专利]一种类金钢石薄膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种类金钢石薄膜的制备方法，包括由基材表面向外依次形成的非金属底层、类金钢石层，底层采用中频阴极磁控溅射技术制备，类金钢石层采用阴极电弧技术和离子束技术交替工作制备，形成两种不同结构的多层纳米薄膜。所述类金刚石层的厚度在80~100nm之间，单层的厚度在5~20nm。本发明设计精巧，结构简单，类金刚石层采用两种不同结构膜层交替堆叠的结构。充分发挥离子束制备膜层的高硬度、高致密性和阴极电弧制备膜层的高韧性的特点。最终形成具有良好的结合力、超高硬度、结构致密的超硬薄膜。

技术领域

本发明涉及光学镜头表面处理技术领域，尤其涉及一种类金钢石薄膜的制备方法。

背景技术

目前，随着科技的不断发展，眼镜片、监控器镜头、照相机镜头、夜视仪镜头的使用寿命的直接影响到一些光学仪器的使用寿命。如夜视仪是通过红外线的强弱来识别物体的特征，夜视仪镜头的透光能力的强弱会影响夜视仪识别物体的清晰度。但是，对于沙漠地区或者风沙较大的地区，风沙对光学镜头的刻蚀，是镜头变的粗糙或者毁坏严重，导致无法使用。对于此类问题，目前可以通过在其表面制备一层保护层，如SiO₂,可以适当延长寿命，但是仍然不能从根本提高其性能。常规类金钢石涂层厚度控制在100nm以内，涂层的性难以充分发挥出来，如涂层的高硬度、高耐磨性，耐冲蚀等性能。采用离子束技术制备的类金钢石涂层致密性好，但是不耐磨；采用阴极电弧技术制备的类金刚石涂层具有高硬度，但是颗粒较大，膜层致密性较差，影响光学镜头的透光率。这两种方法都难以满足产品的性能要求。

优化现有工艺，通过采用阴极电弧技术和离子束技术来制备多层叠加金钢石薄膜，对提高类金刚石薄膜的耐磨性和硬度具有重大意义。

发明内容

针对上述技术现状，本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，进一步提高类金刚石薄膜的耐磨性和硬度，满足光学镜头表面薄膜性能的要求。

实现上述技术所采用的技术方案为：一种类金钢石薄膜的制备方法，将清洗处理后的光学镜头放置在镀膜设备的真空腔室，真空室内部加热，对清洗处理后的光学镜头施加脉冲偏压，以石墨为靶材，充入氩气或者乙炔，然后进行步骤1，先后对阴极电弧靶和离子束施加电压，在光学镜头表面沉积类金钢石层。

其特征是：在沉积过程中，通入氩气，阴极电弧靶电工作一定时间后，切断氩气，切断阴极电弧靶电源；通入乙炔，开启离子束电源，沉积一定时间。

然后重复步骤1，直到类金刚石层达到预定厚度。

作为优选，在光学镜头和类金刚石层之间沉积SiO₂或Si过渡层，即在步骤1之前进行步骤1-1，开启SiO₂或Si靶电源，通入氩气，在基体表面沉积SiO₂或Si过渡层。

作为优选，所述的步骤1-1中，氩气流量为30～100sccm，对光学镜头施加的脉冲偏压为-500～-1000V，SiO₂或Si靶电压为300V～600V。

作为优选，所述的步骤1-1中，SiO₂或Si靶沉积时间为5～10min。

作为优选，所述的步骤1中，阴极电弧靶电流为60～120A，并且控制脉冲偏压电压为-60～-100V，占空比为40%～60%，氩气流量为10～20sccm。

作为优选，所述的步骤1中，阴极电弧靶工作时间为5～10min。

作为优选，所述的步骤1中，离子束的电压为1000～1500V,并且控制脉冲偏压电压为-1300～-1500V，占空比为30%～40%，乙炔流量为40～100sccm。

作为优选，所述的步骤1中，离子束的工作时间为10～20min。