[发明专利]一种强化处理的类金刚石薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种强化处理的类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将类金刚石涂层样品进行深冷处理，获得强化处理的类金刚石薄膜；

所述类金刚石涂层样品中类金刚石涂层的sp³C体积含量为42％-75％；

所述深冷处理的条件：于-120～-160℃保温处理4～8h；

深冷处理时，先以1～10℃/min的速率降温至深冷处理的温度，保温，再以1～10℃/min的速率升温至室温。

2.根据权利要求1所述强化处理的类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1)刻蚀活化：采用等离子体将表面洁净的导电金属样品进行刻蚀活化；

S2)磁控溅射制备Cr-WC过渡层：采用磁控溅射的方法在经过刻蚀活化的导电金属样品表面先沉积Cr层，然后沉积WC层，获得Cr-WC过渡层；

S3)类金刚石涂层的制备：采用等离子体增强化学的气相沉积法或物理气相沉积法在Cr-WC过渡层上制备类金刚石涂层；

S4)将上述类金刚石涂层的样品进行深冷处理，获得强化处理的类金刚石薄膜。

3.根据权利要求2所述强化处理的类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于：

步骤S2)中磁控溅射制备Cr-WC过渡层：向真空室通入氩气并维持压强为0.05～0.15Pa；首先开动Cr金属靶，Cr金属靶功率为3.0～4.5kW，沉积10～20分钟，沉积200～400nm厚Cr层后关闭Cr金属靶；然后开动WC靶，WC靶功率为3.5～4.5kW，沉积20～40分钟，沉积200～400nm度的WC层后关闭WC靶；涂制结束后关闭磁控溅射；所述磁控溅射采用双极脉冲直流电源，负脉冲电压-500～-750V，正脉冲电压+80～+120V，频率2000～3000Hz，占空比60～80％。

4.根据权利要求2所述强化处理的类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于：

步骤S3)中采用等离子增强化学气相模式制备类金刚石涂层：将碳氢气体或碳氢气和氩气的混合气体通入真空室，维持真空室压强为0.8-1.0Pa；开通辅助直流线圈，并调整线圈电流为1-3A，设置闭合磁场强度，施加双极脉冲偏压于导电金属样品，其中负脉冲电压为-400～-1000V，正脉冲电压为+30～+40V，频率为30～40kHz，占空比为60～80％，涂制时间为60-240分钟，在导电金属样品表面的Cr-WC过渡层上制备含氢的类金刚石涂层；含氢类金刚石涂层的厚度为1-3微米；

步骤S3)中采用物理气相沉积模式制备类金刚石涂层：真空室内通入氩气并维持压强0.3-0.6Pa；开启碳阴极电弧靶，维持靶电流80-120A；在工件表面施加偏压-100～-150V；涂层厚度为0.5-1.0微米。

5.根据权利要求4所述强化处理的类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于：所述的碳氢气为乙炔气体；采用物理气相沉积模式时碳源为石墨靶；

采用化学气相沉积模式制备类金刚石时，高密度等离子体产生系由辅助强电磁的直流线圈、磁控溅射装置、阴极电弧靶在真空室内形成闭合磁场，增强碳源气体放电形成的等离子体的碰撞几率、提高等离子体的离化效率。

6.根据权利要求2所述强化处理的类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S1)的具体步骤：经过超声清洗后的导电金属样品置于高等离子体密度的气相沉积装备的真空室中，利用氩等离子体对施加负脉冲偏压的导电金属样品表面进行刻蚀活化；

所述的导电金属为铁基金属、铜基金属、钛基金属导电金属。

7.根据权利要求2所述强化处理的类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于：

步骤S1)中刻蚀活化：将经过超声清洗后的表面洁净导电金属样品置于高密度等离子体气相沉积装备的真空室中，真空镀膜系统的真空室被抽到背底真空低于5x10^-3Pa后，通过离子源通入氩气使真空室维持压强为0.05～0.15Pa，开启离子源轰击清洗后的导电金属工件，施加工件偏压-150～-250V；期间维持直流弧电流为15～25A；离子轰击清洗的时间为30～60分钟，离子轰击清洗完后关闭离子源。

8.一种由权利要求1～7任一项所述方法制备得到的强化处理的类金刚石薄膜。