一種類金剛石涂層褪鍍工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于真空鍛膜領域，設及一種類金剛石涂層工業化應用，具體地說是一種 類金剛石涂層稱鍛工藝。
【背景技術】
[0002] 類金剛石涂層(Diamond Like Carbon-化C)近些年來被真空鍛膜界愈發重視，它 具有超低的干摩擦系數、高硬度、耐腐蝕、高電阻率等諸多特性，制備的方法很多，包括磁控 瓣射、多弧離子鍛、PIID等多種工藝。類金剛石涂層包括含氨的和不含氨的兩種，含氨的一 般使用化學氣相沉積技術制備，不含氨的一般采用物理氣相沉積技術制備。
[0003] 在工業化制備類金剛石涂層時，由于各種意外因素的存在，如前處理不當、人員操 作不當、設備故障等因素可能會造成類金剛石涂層掉膜W及其他質量問題，傳統化學藥劑 的稱鍛對類金剛石涂層幾乎沒有效果，由此造成涂層廠巨大賠付風險。
[0004] 類金剛石涂層的去膜方法一般有W下Ξ種：
[0005] -、采用金屬打底:化學腐蝕金屬打底層來實現稱鍛。金屬打底一般通過PVD來實 現，對于化打底的類金剛石涂層，工業上一般采用化〇H+KMn〇4的或者化細+也化方法實現稱 鍛。
[0006] 二、研磨膏機械拋光:對于棒類、平板類工件表面，可W采用機械研磨、拋光的方法 實現去膜。
[0007] Ξ、噴砂處理:對于尺寸要求和表面粗糖度要求不嚴的工件而言，噴砂處理是最為 快捷和有效的方法，噴砂壓力0.2M化左右，采用400目左右白剛玉即可。
[000引然而，W上Ξ種方法都有局限性，方法一的局限性在于PVD工藝金屬打底，對于 陽CVD制備的非金屬打底類金剛石涂層，化學腐蝕并不湊效，而且化學腐蝕很容易損傷基材 表面;方法二對于不規則的工件難W拋光處理，尤其是凹槽和深孔部位;方法Ξ對于絕大多 數精度和表面粗糖度要求嚴格的工件而言，顯然不合適。

【發明內容】

[0009] 本發明的目的在于提供一種類金剛石涂層稱鍛工藝，在不改變工件表面粗糖度和 精度的前提下實現原位稱鍛，可W滿足類金剛石涂層工業化批量稱鍛的要求。
[0010] 本發明的目的可W通過W下技術方案實現：
[0011] -種類金剛石涂層稱鍛工藝，該工藝包括W下步驟：
[0012] (1)超聲波清洗:將被稱鍛件置于超聲波槽中，依次經過除油、漂洗、除蠟、漂洗工 序，去除表面的宏觀污潰；
[0013] (2)烘干:將清洗后的被稱鍛件置于烘箱中烘烤；
[0014] (3 )Ar等離子體轟擊:將被稱鍛件置于真空鍛膜設備中，利用Ar離子輝光清洗去除 表面的微觀污潰；
[0015] (4)化等離子體原位稱鍛:在Ar離子輝光清洗之后，直接向真空室充入化；
[0016] (5)超聲波二次清洗:將被稱鍛件再次置于超聲波槽中，使用溢流高純水進行清 洗。
[0017] 步驟(1)中所述的除油工序為:在除油槽中加入質量分數為3~5%的堿性溶液，在 溫度為50~70°C條件下，清洗2~5分鐘;所述的漂洗工序為:使用溢流高純水室溫下操作漂 洗，溢流高純水電阻率> 15MΩ .cm;所述的除蠟工序為:使用質量分數為3~5%的表面活性 劑溶液，在溫度為50°C條件下，清洗2~5分鐘；除蠟后漂洗工序和除油后漂洗一致，漂洗后 用高壓氣槍去除表面水潰。
[001引所述的堿性溶液為化0H溶液;所述的溢流高純水電阻率> 15M Ω . cm;所述的表面 活性劑溶液為A1 conox溶液。
[0019] 步驟(2)中所述的烘箱溫度為120°C，烘烤20分鐘。
[0020] 步驟(3)中所述的真空鍛膜設備包括真空室、脈沖偏壓電源、金屬網罩、被稱鍛工 件、抽氣系統、充氣系統；向真空室充入Ar氣，保持2化左右，在被稱鍛件4表面施加2~4KV負 偏壓，在金屬網罩的作用下，產生高密度的Ar等離子體，開始對工件表面進行清洗。
[0021] 步驟(4)中向真空室充入純度為99.9%的化，氣壓保持在2~4Pa，在高偏壓的作用 下利用化等離子體對被稱鍛件表面進行燒蝕，稱鍛時間一般為0.5~3小時。
[0022] 步驟(5)中所述的溢流高純水電阻率>15ΜΩ .cm,室溫下操作。
[0023] 本發明的有益效果：
[0024] 1、不使用化學藥劑稱鍛，在不改變工件表面粗糖度和精度的前提下實現原位稱 鍛，可W滿足類金剛石涂層工業化批量稱鍛的要求；
[0025] 2、對于PVD和CVD制備的類金剛石涂層均可W實現稱鍛；
[0026] 3、稱鍛快，依據涂層種類和厚度不同，一般只需要0.5-3小時。
【附圖說明】
[0027] 為了便于本領域技術人員理解，下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[002引圖1是本發明真空鍛膜設備圖。
【具體實施方式】
[0029] -種類金剛石涂層稱鍛工藝，該工藝包括被稱鍛件超聲波清洗、烘干、Ar等離子體 轟擊、〇2等離子體原位稱鍛、超聲波二次清洗五步組成。
[0030] -、被稱鍛件超聲波清洗
[0031] 被稱鍛件超聲波清洗是將被稱鍛件置于超聲波槽中，依次經過除油、漂洗、除蠟、 漂洗工序，去除表面的宏觀污潰。除油槽中溶液為質量分數3~5%的化0郵咸性溶液，溫度50 ~7(TC，清洗時間2~5分鐘;漂洗槽的目的是為了去除工件表層殘留，使用的是溢流高純水 (電阻率>151 Ω .cm),室溫下操作；除蠟槽使用的是質量分數為3~5%的表面活性劑 Alconox溶液，溫度50°C，清洗時間2~5分鐘;除蠟后漂洗工序和除油后漂洗一致。漂洗后用 高壓氣槍去除表面水潰。
[0032] 溢流高純水是在漂洗槽中帶有溢流功能的超純水，即在漂洗槽底部不斷有高純水 充入，在槽頂部設有溢流出口，保證漂洗槽水的純度。
[0033] 二、烘干
[0034] 將清洗后的被稱鍛件置于烘箱12(TC烘烤20分鐘。
[0035] S、Ar等離子體轟擊
[0036] Ar等離子體轟擊是將被稱鍛件置于真空鍛膜設備中，利用Ar離子輝光清洗去除表 面的微觀污潰。如圖1所示，類金剛石涂層稱鍛工藝真空鍛膜設備包括真空室1、脈沖偏壓電 源2、金屬網罩3、被稱鍛工件4、抽氣系統5、充氣系統6組成；向真空室充入Ar氣，保持2Pa左 右，在被稱鍛件4表面施加2~4KV負偏壓，在金屬網罩的作用下，產生高密度的Ar等離子體， 開始對工件表面進行清洗，此道工序可W去除表面微觀污潰，減少稱鍛過程中產生打弧引 起的燒蝕弧斑。
[0037] 四、〇2等離子體原位稱鍛
[0038] 化等離子體原位稱鍛是在Ar離子輝光清洗之后，直接向真空室充入純度為99.9% 的化，氣壓保持在2~4Pa，此時，在工件表面加 W負偏壓2~3KV、在低真空條件下工件表面 會發射大量的電子，此時電子會與化分子碰撞造成其電離使其失去電子，或者形成激活態 的化分子/原子，在高偏壓的作用下被稱鍛件吸附帶正電的氧離子或者激活態的化分子/原 子，在高能等離子體氛圍下，工件表面的類金剛石涂層與氧發生劇烈的氧化反應，造成被稱 鍛件表面涂層的燒蝕，達到稱鍛的目的，依據不同的涂層厚度和涂層種類使用不同的稱鍛 時間，一般為0.5~3小時。對于金屬打底的類金剛石涂層，一般只會稱到金屬打底層即可。 由于工件稱鍛裝夾方式和鍛膜裝夾方式一樣，因此，稱其為"原位"稱鍛。
[0039] 五、超聲波二次清洗
[0040] 化等離子體稱鍛結束后，由于工件表面會殘留一些絮狀物，需經過超聲波二次清 洗，將被稱鍛件置于超聲波清水槽中進行清洗，使用的是溢流高純水(電阻率>15ΜΩ .cm)， 室溫下操作。
[0041] 本發明在不改變工件表面粗糖度和精度的前提下實現原位稱鍛，可W滿足類金剛 石涂層工業化批量稱鍛的要求。
[0042] 實施例
[0043] 3微米厚度Si打底的化C涂層稱鍛工藝如下：
[0044]
[0045]
[0046] W上內容僅僅是對本發明所作的舉例和說明，所屬本技術領域的技術人員對所描 述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發明或者超 越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于:該工藝包括以下步驟： (1) 超聲波清洗:將被褪鍍件置于超聲波槽中，依次經過除油、漂洗、除蠟、漂洗工序，去 除表面的宏觀污漬； (2) 烘干:將清洗后的被褪鍍件置于烘箱中烘烤； (3) Ar等離子體轟擊:將被褪鍍件置于真空鍍膜設備中，利用Ar離子輝光清洗去除表面 的微觀污漬； (4 )02等離子體原位褪鍍:在Ar離子輝光清洗之后，直接向真空室充入02，繼續褪鍍； (5)超聲波二次清洗:將被褪鍍件再次置于超聲波槽中，使用溢流高純水進行清洗。2. 根據權利要求1所述的一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于：步驟（1)中所述的 除油工序為:在除油槽中加入質量分數為3~5 %的堿性溶液，在溫度為50~70 °C條件下，清 洗2~5分鐘；所述的漂洗工序為:使用溢流高純水室溫下操作漂洗，溢流高純水電阻率> 15M Ω . cm;所述的除蠟工序為:使用質量分數為1 %的表面活性劑溶液，在溫度為50°C條件 下，清洗2~5分鐘;除蠟后漂洗工序和除油后漂洗一致，漂洗后用高壓氣槍去除表面水漬。3. 根據權利要求2所述的一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于:所述的堿性溶液為 NaOH溶液;所述的溢流高純水電阻率> 15MΩ . cm;所述的表面活性劑溶液為Alconox溶液。4. 根據權利要求1所述的一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于：步驟(2)中所述的 烘箱溫度為120 °C，烘烤20分鐘。5. 根據權利要求1所述的一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于：步驟(3)中所述的 真空鍍膜設備包括真空室、脈沖偏壓電源、金屬網罩、被褪鍍工件、抽氣系統、充氣系統；向 真空室充入Ar氣，保持2Pa左右，在被褪鍍件4表面施加2~4KV負偏壓，在金屬網罩的作用 下，產生高密度的Ar等離子體，開始對工件表面進行清洗。6. 根據權利要求1所述的一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于：步驟(4)中向真空 室充入純度為99.9%的02,氣壓保持在2~4Pa，在高偏壓的作用下利用0 2等離子體對被褪鍍 件表面進行燒蝕，褪鍍時間一般為0.5~3小時。7. 根據權利要求1所述的一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于：步驟(5)中所述的 溢流高純水電阻率>15ΜΩ .cm，室溫下操作。
【專利摘要】本發明公開一種類金剛石涂層褪鍍工藝，該工藝包括以下步驟：將被褪鍍件置于超聲波槽中，依次經過除油、漂洗、除蠟、漂洗工序，去除表面的宏觀污漬；將清洗后的被褪鍍件置于烘箱中烘烤；將被褪鍍件置于真空鍍膜設備中，利用Ar離子輝光清洗去除表面的微觀污漬；在Ar離子輝光清洗之后，直接向真空室充入O2；將被褪鍍件再次置于超聲波槽中，使用溢流高純水進行清洗。本發明不使用化學藥劑褪鍍，在不改變工件表面粗糙度和精度的前提下實現原位褪鍍，可以滿足類金剛石涂層工業化批量褪鍍的要求；褪鍍快，依據涂層種類和厚度不同，一般只需要0.5-3小時。
【IPC分類】C23G5/00
【公開號】CN105671576
【申請號】CN201610084380
【發明人】李燦民, 陶滿, 杭付立, 李亞軍, 張勝利, 張建坡
【申請人】合肥永信信息產業股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年2月1日