[发明专利]PVD-CVD联用制备类金刚石膜的方法、类金刚石膜、合金材料及汽车部件

说明书

本申请涉及类金刚石层领域，尤其涉及一种PVD‑CVD联用制备类金刚石膜的方法、类金刚石膜、合金材料及汽车部件。PVD‑CVD联用制备类金刚石膜的方法，先在基材表面通过PVD法依次镀制Cr层、CrW层以及WC层；之后在所述WC层上通过CVD法镀制类金刚石层。类金刚石膜，采用上述PVD‑CVD联用制备类金刚石膜的方法制备而得，类金刚石膜包括依次叠合的Cr层、CrW层、WC层以及类金刚石层，Cr层与基材连接。合金材料，其表面镀制有上述类金刚石膜。汽车部件，其采用上述合金材料制成。本申请通过在基材表面依次镀制Cr层、CrW层及WC层而构成了一个性能渐变的过渡层，使从基材到类金刚石层的性能变化更加缓和，从而减少了“蛋壳效应”的产生，有利于类金刚石层更好的发挥作用。

技术领域

本申请涉及类金刚石层的领域，更具体地说，它涉及一种PVD-CVD联用制备类金刚石膜的方法、类金刚石膜、合金材料及汽车部件。

背景技术

类金刚石（Diamond-like Carbon，简称DLC）是一种以sp³和sp²键的形式结合生成的亚稳态非晶态材料，该材料的机械、电学、光学以及摩擦学特性类似于金刚石，导热性是铜的2-3倍。由于该材料具有硬度高、介电常数低、透明度高、化学稳定性好、光学带隙宽及生物相容性好等特性，故被广泛应用于机械、电子、光学、生物医学等领域的保护上，主要用于提高基材的耐磨性和硬度。

然而，由于类金刚石层往往和所保护的基材性能差异较大，如：类金刚石层的硬度较高而基材的硬度往往较低，故类金刚石层和基材的结合很容易产生“蛋壳效应”，较软的基材不能给较硬的类金刚石层以有力的支撑，从而导致基材和类金刚石层的结合部位因为不能协调变形而出现结合性差的问题，进而会造成类金刚石的破裂或剥落，大大限制了类金刚石层作用的发挥。

在相关技术中，通过在基材和类金刚石层之间设置过渡层的方式来缓解上述问题；过渡层的存在能够有效地提高基材表面的硬度，从而给予类金刚石层足够的支撑，并且可以有效提高类金刚石层与基材的结合力。同时，由于过渡层的表面微观结构良好，不会破坏类金刚石层自身的粗糙度，从而保证类金刚石膜具有较低的摩擦系数和较好的耐磨性。但是如何设置合适的过渡层，使基材和类金刚石层之间的过渡更加缓和，更好地减少各层界面之间的性能突变，从而更好地发挥类金刚石层作用，是需要进一步研究的问题。

发明内容

为了使基材和类金刚石层之间的过渡更加缓和，从而更好地发挥类金刚石层作用，本申请提供一种PVD-CVD联用制备类金刚石膜的方法、类金刚石膜、合金材料及汽车部件。

第一方面，提供了一种PVD-CVD联用制备类金刚石膜的方法，采用如下的技术方案：

PVD-CVD联用制备类金刚石膜的方法，先在基材表面通过PVD法依次镀制Cr层、CrW层以及WC层；之后在所述WC层上通过CVD法镀制类金刚石层。

通过采用上述技术方案，在基材表面依次镀制的Cr层、CrW层以及WC层构成了一个性能渐变的过渡层，并且较软的Cr层与基材相连接，较硬的WC层和类金刚石层相连接，从而使从基材到类金刚石层的性能变化更加缓和，减少了各层界面之间性能的突变，从而有利于减弱“蛋壳效应”，给予类金刚石层更好的支撑，进而有利于类金刚石层更好的发挥作用，使镀制了类金刚石膜的基材具有更高的硬度、更好的耐磨性以及更好的耐高温及酸腐蚀性。

可选的，在所述基材表面镀制Cr层前，先对基材进行超声波清洗和氩离子轰击；

所述超声波清洗中，超声频率为30-50kHz，清洗时间为10-15min；

所述氩离子轰击中：先向基材表面所处环境通入氩气，并控制氩气流量为200-400sccm；之后开启基材偏压电源，并控制基材负偏压为700-900V，占空比为50-65%。