專利名稱：類金剛石薄膜鍍膜方法
技術領域：
本發明是關于鍍膜領域，尤其是關于一種具有高硬度及高附著性的類金剛石薄膜鍍膜方法。
背景技術：
類金剛石(diamond-like carbon)薄膜具有優異的性質，主要表現在類金剛石薄膜具有良好的力學性質，硬度高，耐磨性好且摩擦是數低，良好的潤濕性和較好的擴散阻擋層性質，耐腐蝕性好，導熱性好及化學穩定性好等。因此類金剛石薄膜可應用于多種領域，如可于刀具表面鍍類金剛石薄膜以提高刀具的硬度及潤滑性，從而延長刀具的壽命，此外類金剛石薄膜還可應用于模具的模仁表面形成離型膜，可有效改善模仁的潤滑性及附著性，大大提高模仁的脫模性能，并能延長模仁的使用壽命。
現有的類金剛石薄膜是通過濺射法鍍于底材上，濺射源一般分為含碳氣體及石墨兩類。當采用含碳氣體作為濺射源時，產生的類金剛石薄膜中含有大量的氫雜質成份，造成類金剛石膜中的SP3鍵結合的碳原子成份偏少，故通過此方法制得的類金剛石薄膜一般硬度較低，與鉆石性質相差較遠。當采用石墨為靶材進行濺射制得類金剛石薄膜時，由于石墨與鉆石中碳原子的結合方式不同，石墨中碳原子以SP2鍵結合，所以采用石墨作靶材獲得的類金剛石薄膜中含有較多以SP2鍵結合的碳原子，導致制得的類金剛石薄膜硬度較差，且與底材的附著度亦較差。
有鑒于此，提供一種具有高硬度、高附著性的類金剛石薄膜鍍膜方法實為必要。

發明內容本發明的目的在于提供具有高硬度、高附著性的類金剛石薄膜鍍膜方法。
為了實現本發明的目的，本發明提供一種類金剛石薄膜鍍膜方法，包括以下步驟提供一底材；將該底材清洗后放入真空腔內；將真空腔抽真空，然后通入氬氣，對底材進行等離子清洗；
以鈦為靶材，于底材表面鍍一鈦金屬層；向真空腔內通入氬氣與氮氣，以鈦為靶材，于鈦金屬層表面鍍一氮化鈦層；以石墨與鈦為靶材，于氮化鈦層鍍一含鈦的類金剛石薄膜，其中濺射開始時于靶材上施加較小偏壓，然后濺射過程中逐漸提高濺射靶材的偏壓。
相較現有技術，本發明的類金剛石薄膜鍍膜方法，在鍍類金剛石薄膜前于底材表面鍍鈦金屬層及氮化鈦層，鈦金屬層增加了鍍膜與底材間的附著性，氮化鈦層可作為擴散阻礙層，用來防止活性原子與稍后濺射的類金剛石薄膜產生反應，濺射含鈦的類金剛石薄膜可提高類金剛石薄膜與底材的附著性及抗磨耗性，濺射開始時于靶材上施加較小偏壓可使膜層具有較佳的附著力，逐漸提高靶材偏壓可使外層鍍膜因為偏壓較高而具有高硬度。

圖1是本發明類金剛石薄膜鍍膜方法的濺鍍步驟示意圖。
具體實施方式
請參照圖1所示，該方法可通過下面的步驟具體實施。
首先提供一待鍍底材10，該底材10的材料可為不銹鋼、碳化鎢等，將該底材作基本清洗后，放入丙酮溶液中以超聲波震蕩清洗，持續時間約20分鐘，然后將其放入乙醇溶液中以超聲波震蕩清洗，持續時間約為10分鐘。
通過氮氣槍將底材10噴干后，將其放入磁控濺射機的腔體內，然后抽真空至10-6托(torr)以下，向腔體內通入氬氣(Ar)至壓力達到2～7×10-3托，以300V的偏壓利用等離子清洗底材表面，持續時間應為10分鐘以上。
通入氬氣使磁控濺射腔體內壓力達到2～7×10-3托，然后以鈦金屬為靶材，于底材10表面濺射一層鈦金屬層12，濺射的偏壓范圍為-20V至-60V，該鈦金屬層12的厚度為0.05～0.1微米(μm)。
向磁控濺射腔體內通入氬氣與氮氣(N2)至壓力為2～7×10-3托，然后以鈦金屬為靶材，于鈦金屬層12上濺射一層氮化鈦(TiN)層13，濺射的偏壓范圍為-20V至-60V，該氮化鈦層13的厚度為0.05～0.1微米。
向磁控濺射腔體內通入氬氣至壓力為2～7×10-3托，然后以石墨和鈦金屬為靶材，于氮化鈦層13表面濺射一層含鈦的類金剛石薄膜14，該類金剛石薄膜14的厚度為0.5～2微米，濺射速度為1μm/h，初使濺射偏壓為-20V，每隔5分鐘將濺射偏壓調高5V，即濺射5分鐘后，將偏壓調為-25V，10分鐘后將偏壓調為-30V，依次類推直至鍍膜完成。
以上的等離子清洗、鍍鈦金屬層12、鍍氮化鈦層13后均需要將磁控濺射腔體內的壓力抽至10-6托以下。
鍍類金剛石薄膜14前于底材10表面鍍鈦金屬層12及氮化鈦層13，鈦金屬層12增加了鍍膜與底材10間的附著性，氮化鈦層13可作為擴散阻礙層，用來防止活性原子與稍后濺射的類金剛石薄膜14產生反應，濺射含鈦的類金剛石薄膜14可提高類金剛石薄膜與底材10的附著性及抗磨耗性，濺射開始時于靶材上施加較小偏壓可使膜層具有較佳的附著力，逐漸提高靶材偏壓可使外層鍍膜因為偏壓較高而具有高硬度。
權利要求
1.一種類金剛石薄膜鍍膜方法，其特征在于其包括以下步驟提供一底材；將該底材清洗后放入真空腔內；將真空腔抽真空，然后通入氬氣，對底材進行等離子清洗；以鈦為靶材，于底材表面鍍一鈦金屬層；向真空腔內通入氬氣與氮氣，以鈦為靶材，于鈦金屬層表面鍍一氮化鈦層；以石墨與鈦為靶材，于氮化鈦層鍍一含鈦的類金剛石薄膜，其中濺射開始時于靶材上施加較小偏壓，然后濺射過程中逐漸提高濺射靶材的偏壓。
2.如權利要求1所述的類金剛石薄膜鍍膜方法，其特征在于該底材的材料為不銹鋼或碳化鎢。
3.如權利要求1所述的類金剛石薄膜鍍膜方法，其特征在于底材清洗包括于丙酮溶液中以超聲波震蕩清洗。
4.如權利要求3所述的類金剛石薄膜鍍膜方法，其特征在于底材清洗還包括于乙醇溶液中以超聲波震蕩清洗。
5.如權利要求1所述的類金剛石薄膜鍍膜方法，其特征在于等離子清洗時壓力為2～7×10-3托，偏壓為300V。
6.如權利要求1所述的類金剛石薄膜鍍膜方法，其特征在于鍍鈦金屬層時氬氣壓力為2～7×10-3托，濺射偏壓為-20V至-60V。
7.如權利要求1所述的類金剛石薄膜鍍膜方法，其特征在于鍍氮化鈦層時氬氣與氮氣壓力為2～7×10-3托，濺射偏壓為-20V至-60V。
8.如權利要求1所述的類金剛石薄膜鍍膜方法，其特征在于鍍類金剛石薄膜層的速率為1μm/h。
9.如權利要求1所述的類金剛石薄膜鍍膜方法，其特征在于鍍類金剛石薄膜層時的初始濺射偏壓為-20V。
10.如權利要求9所述的類金剛石薄膜鍍膜方法，其特征在于濺射偏壓每5分鐘增加5V。
全文摘要
本發明是一種類金剛石薄膜鍍膜方法，其包括以下步驟提供一底材；將該底材清洗后放入真空腔內；將真空腔抽真空，然后通入氬氣，對底材進行等離子清洗；以鈦為靶材，于底材表面鍍一鈦金屬層；向真空腔內通入氬氣與氮氣，以鈦為靶材，于鈦金屬層表面鍍一氮化鈦層；以石墨與鈦為靶材，于氮化鈦層鍍一含鈦的類金剛石薄膜，其中濺射開始時于靶材上施加較小偏壓，然后濺射過程中逐漸提高濺射靶材的偏壓。通過本發明制造的類金剛石薄膜具有高硬度及高附著性。
文檔編號C23C14/02GK1796592SQ200410091839
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月24日 優先權日2004年12月24日
發明者顏士杰 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司