[发明专利]一种无氢金属掺杂类金刚石涂层制备方法及其制品

摘要

本发明公开了一种无氢金属掺杂类金刚石涂层制备方法及其制品，该类金刚石涂层主要是通过利用高能磁场过滤及弧光电子流激发等离子体活化的PACVD技术沉积类金刚石涂层，利用装配具有悬浮电位的纱网挡板的金属弧靶及高能磁场过滤下的石墨靶沉积梯度复合层来增加类金刚石涂层的结合力，随后通过石墨弧靶放电并利用高能磁场过滤大颗粒的碳粒子并在腔室内阳极及金属靶放电中的引出电子的离化下，在基体表面形成掺有金属的类金刚石涂层。本发明工艺中所制备的类金刚石涂层中掺杂有金属，可以有效去除内应力，结合强度好。

主权项

1.一种无氢金属掺杂类金刚石涂层制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将待镀工件放入电弧离子镀膜机中，该镀膜机配置装配有金属弧靶材的金属弧靶、石墨弧靶过滤组件、石墨弧靶，其中金属弧靶前装配有一个悬浮电位的纱网挡板，真空室中心装配有阳极，石墨弧靶过滤组件包括石墨弧靶和高能磁场线圈，石墨弧源放电过程中，高能磁场线圈产生纵向磁场，一方面进一步离化碳粒子，一方面可以将石墨靶放电过程中产生的大颗粒过滤掉；在沉积过程中，利用弧光电子流激发等离子体活化的PACVD技术，降经过高能线圈过滤的碳粒子进一步离化并与掺杂的金属靶原子形成致密类金刚石涂层；（2）对电弧离子镀膜机的真空室抽真空后通入氩气，开启金属弧靶，调节金属弧靶电流60‑150A,通过弧清洗工件表面，活化工件；调节偏压从800‑1000v降至200‑80v，沉积≤1um厚度的金属基底层，待金属基底层工艺结束后；通入氮气，其中氮气的通入流量通过梯度递增方式逐渐从0 sccm增加至300‑500sccm，后稳定沉积，并调节真空度，沉积≤2um厚度的金属氮化物层；（3）开启石墨弧靶、高能电磁场及阳极，设定石墨弧靶的电流为60A，氮气流量梯度降至100‑300sccm，梯度升高石墨弧靶电流至80‑150A,在高能磁场过滤机构及阳极的作用下，利用电子流激发活化的碳粒子在腔室内阳极及金属靶放电中的引出电子的离化下，并与金属原子、氮粒子形成≤2um厚度的碳氮化物；（4）将氮气流量梯度降至0sccm，氩气流量梯度升至0‑100sccm，石墨弧靶电流至80‑150A,偏压降至80‑40V，在高能磁场过滤机构及阳极的作用下，利用电子流激发活化的碳粒子在腔室内阳极及金属靶放电中的引出电子的离化下，并与金属原子形成≤2um厚度的碳化物；（5）将氩气流量升至60‑150sccm，石墨弧靶电流梯度降至70‑100A,偏压80‑40V，金属弧靶电流梯度降至60‑90A，在高能磁场过滤机构及阳极的作用下，利用电子流激发活化的碳粒子在腔室内阳极及金属靶放电中的引出电子的离化下，并与掺杂的梯度金属原子形成≤1um厚度的梯度掺杂金属的类金刚石涂层；随后以稳定的氩气流量及石墨弧靶电流、金属弧靶电流沉积获得≤2um厚度的掺杂金属的无氢类金刚石涂层。