一种荷叶类金刚石膜的镀膜工艺

摘要

一种制备荷叶类金刚石膜的镀膜技术，该技术以等离子全方位离子沉积设备为依托，将八氟环丁烷、一甲基硅烷、二甲基硅烷等气体输入到真空罐内，通过等离子增强化学气相沉积方法在工件表面镀荷叶类金刚石膜。镀膜主要包括等离子清洗、等离子渗氮、过渡层镀膜、类金刚石镀膜、荷叶膜镀膜等五个步骤。荷叶类金刚石膜具有很高的硬度，由于和荷叶表面有着类似的构造因此具有极低的表面能，鉴于荷叶类金刚石膜的高耐磨和疏水性能，它可以成功应用在煤矿筛网、金属模具、航空航天飞行器机翼、输油管道等领域。

主权项

一种荷叶类金刚石膜的镀膜工艺，其特征在于，该工艺具体步骤如下： (1)工件表面的清洁，烘干 将工件表面状况分为三种类型：含有氧化物、磷化物的粗糙表面工件；含有氧化物、磷化物光滑表面工件；光滑表面工件；针对上述三种类型分别进行清洗，并将清洗后的工件置于烘箱中，保持70℃恒温下烘烤30分钟； (2)真空室抽气，烘烤除气 将烘干后的工件悬挂在真空镀膜室内的支架上，关闭真空罐侧门，利用由组合泵体组成的抽气系统将真空镀膜室抽气至1×10‑3Pa，打开烘烤系统，在200℃下烘烤1小时，避免水蒸气对镀膜过程产生影响； (3)真空室充气，等离子清洗 关闭烘烤系统，通过充气系统向真空镀膜室内充入Ar气，调节节流阀，使镀膜室内的气压保持在1～2Pa，此时，开启脉冲电源，在工件上施加高压脉冲电压；其电压为6KV，频率100～6000Hz，脉宽2～100微秒；清洗时间为2～6小时； (4)工件表面等离子渗氮 等离子清洗完毕后，关闭Ar充气阀，打开N2充气阀，通过调节质量流量计和节流阀使真空镀膜室内的气压稳定在1～5Pa，所述工件上施加的高压脉冲电压为6KV，频率4000Hz，脉宽40微秒，等离子渗氮时间60分钟； (5)过渡层镀膜 等离子渗氮结束后，关闭氮气充气阀，向真空镀膜室内充入过渡层气体，所述过渡层气体选自一甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、TiCl4、CrCl4中的任意一种或其几种的组合，保持真空镀膜室内的气压为1.5～5Pa，所述工件上施加 1.5KV脉冲电压，频率200～6000Hz，脉宽5～10微秒，过渡层镀膜时间为30分钟； (6)类金刚石镀膜 关闭过渡层气源输入阀门，开启乙炔进气阀，镀膜参数：保持真空镀膜室内的气压为1.5～6Pa，所述工件上施加6KV高压脉冲电压，频率500～4000Hz，脉宽5～40微秒，镀膜持续1小时；从而在工件表面沉积碳氢薄膜，即普通类金刚石膜DLC涂层； (7)最表层荷叶膜镀膜 关闭乙炔进气阀，向真空镀膜室内充入八氟环丁烷、一甲基硅烷、二甲基硅烷气体的任意一种，镀膜参数：保持真空镀膜室内的气压为1.5～5Pa，所述工件上施加5KV高压脉冲电压，频率200～6000Hz，脉宽5～40微秒，镀膜时间为10分钟；充入八氟环丁烷制备得到的是F‑DLC涂层，充入一甲基硅烷、二甲基硅烷制备得到的是Si‑DLC涂层； (8)工件冷却，放气，取件 镀膜完成后，关闭脉冲电源，向真空室内充入Ar，保持泵组继续抽气，实现抽气和充气同时进行，通过对流的形式将真空室内的热量及时带出，2小时后，待工件表面冷却至60℃以下，此时对真空室放气，取件，镀膜完成。