[发明专利]一种掺Ti的类金刚石涂层的制备方法

摘要

本发明公开了一种制备掺Ti的DLC涂层的方法，将预处理好的基体放入电弧与磁控溅射复合镀膜设备的转架杆上，以柱弧Ti靶作为Ti源，以平面C靶作为C的来源，平面C靶共三对，以均布的方式安置在炉体内壁上，采用高纯Ar作为主要离化气体，保证有效的辉光放电过程；采用高纯N2作为反应气体，使其离化并与Ti、C元素结合，在基体表面沉积形成掺Ti的DLC涂层。制备的该掺Ti的DLC涂层外观呈黑色，表面光滑致密，涂层的硬度28GPa，膜基结合力达到60N，涂层厚度为2.5μm，当摩擦副为Al2O3球时，涂层的干摩擦系数为0.2。表明掺Ti的DLC涂层具有良好的耐磨和减摩性能。

主权项

一种掺Ti的DLC涂层制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：1）将预处理好的基体放入电弧与磁控溅射复合镀膜设备的转架杆上，该转架杆随转架台转动，或者自转，以保证镀膜过程的均匀性；2）以柱弧Ti靶作为Ti源，以平面C靶作为C的来源，平面C靶共三对，以均布的方式安置在炉体内壁上，采用高纯Ar作为主要离化气体，保证有效的辉光放电过程；采用高纯N2作为反应气体，使其离化并与Ti、C元素结合，在基体表面沉积形成掺Ti的DLC涂层；3）制备工艺条件：A）工件等离子体清洗：基体装入真空室后，抽真空并加热到真空室温度为350℃。通入10ml/min的Ar到真空室，当真空室气压达到6Pa时，开偏压至‑1000V对真空室的基体表面进行轰击清洗，持续30min；B）Ti底层制备：调节氩气流量到30ml/min、将真空室气压调至0.3Pa，然后开启柱弧Ti靶、柱弧电流为80A，调整偏压到‑200V并保持10min，在基体表面制备Ti底层。Ti底层制备过程中真空室温度为350℃。C）TiC过渡层制备：Ti底层制备完成后，保持柱弧Ti靶的柱弧电流80A不变，打开平面C靶的控制电源，将平面C靶的电源功率调至1.5kW，在Ti底层上制备TiC过渡层，持续10min。TiC过渡层制备过程中真空室温度为350℃，镀膜偏压‑200V，气压0.3Pa。D）掺Ti的DLC涂层的制备：在TiC过渡层制备完成后，将柱弧Ti靶的柱弧电流调整为50A，将平面C靶的电源功率由1.5kW调至3kW，在Ti底层和TiC过渡层上制备掺Ti 的DLC涂层，持续180min，镀膜过程中真空室温度为350℃，镀膜偏压‑200V，气压0.3Pa。