[发明专利]一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺

说明书

本发明涉及一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺，包括将基底材料装配在真空容器内，对真空容器进行抽真空，抽真空后先采用离子束清洗工艺对基底材料的表面进行离子束清洗处理，然后再采用纯离子真空镀膜工艺对离子束清洗处理后的表面进行纯离子真空镀膜处理，所镀膜层为类金刚石Ta‑C膜层。本发明提供的上述技术方案，在纯离子真空镀膜前，采用离子束清洗工艺对基底材料的表面进行清洗处理，使得基底材料表面吸附的气体分子被完全去除，这样显著提高膜层材料的结合强度。同时，纯离子真空镀膜的镀膜工艺温度要求较低，满足绝缘材料的耐温性能需求。

技术领域

本发明涉及材料表面处理领域，具体涉及一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺。

背景技术

类金刚石DLC（Diamond Like Carbon）膜层，是以碳元素为组成元素，以SP³和SP²键的形式结合而生成的非晶态结构，是含有类似金刚石结构的非晶碳膜。膜层兼具了金刚石和石墨的优良特性，而具有高硬度、耐腐蚀、良好光学性能以及优秀的摩擦学特性。类金刚石膜层可以广泛的应用在半导体、消费电子、精密模具、切削导体、军工航天、卫生医疗等行业。

现有的主流的DLC的制作方法有真空磁控溅射(Sputter)和化学气相沉积（CVD，Chemical Vapor Deposition）两种方法，现有方法制作的类金刚石膜层中，金刚石SP³键的含量在20%～30%左右，是含有一定金刚石成分的非晶碳膜。上述方式获取的类金刚石膜层存在以下缺陷：不耐高温，最高工作温度200℃，高于200℃，膜层很快会碳化而剥落；膜层和基底的结合力相对较弱；膜层疏松，不致密。

为解决现有真空镀膜中的结合力的问题，通常采用加热的方法：提高真空镀膜温度至400℃以上，增加分子热运动能力，提高膜层结合力和致密度。但是由于大部分绝缘材料，特别是塑料，耐温通常在200℃以下，无法承受真空镀膜高温，所以对于绝缘材料基底产品，特别是塑料、树脂等材料，现有的真空镀膜技术无法有效提高膜层的结合力。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺。

本发明采用的技术方案是：

一种耐高温类金刚石膜层的生产工艺，其特征在于：将基底材料装配在真空容器内，对真空容器进行抽真空，抽真空后先采用离子束清洗工艺对基底材料的表面进行离子束清洗处理，然后再采用纯离子真空镀膜工艺对离子束清洗处理后的表面进行纯离子真空镀膜处理，所镀膜层为类金刚石Ta-C膜层。

详细的方案为：

纯离子真空镀膜处理工艺过程中可以向真空容器内注入工艺气体，所述工艺气体包括：Ar、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆。

纯离子真空镀膜处理中阴极镀膜靶材为高纯石墨靶材，离子束清洗处理的电压为300～5000V，Ar离子能量：200～5000eV，基底材料包括金属、合金、玻璃、树脂、塑料，陶瓷。

纯离子真空镀膜处理中纯离子电流参数为20～300A，纯离子真空镀膜处理中电磁过滤管的直径为0.1～0.8m，长度为0.2～1.5m，电磁过滤管内的过滤磁场为30～3000Gs。

纯离子真空镀膜过程中电磁扫描磁场为10～3000Gs。

所镀膜层厚度为0～50um。

基底材料在进行纯离子真空镀膜处理时对基底材料施加的偏压为-10000～0V。

基底材料在进行纯离子真空镀膜处理时真空容器内温度为0～150℃，真空容器进行抽真空的真空度范围为10^-1～10^-5Pa。