CN101597745A - 一种TiC/DLC多层薄膜的沉积方法 - Google Patents
一种TiC/DLC多层薄膜的沉积方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明是一种TiC/DLC多层薄膜的方法，属于表面工程技术领域。本发明采用磁过滤钛电弧源沉积Ti层；采用脉冲石墨电弧源沉积DLC层；采用磁过滤钛电弧源和脉冲石墨电弧源共同沉积TiC层，通过调节脉冲石墨电弧源的脉冲频率来控制TiC层中的Ti含量。采用电弧离子镀技术沉积的TiC/DLC多层薄膜内应力小于类金刚石单层薄膜的内应力，同时保持了类金刚石薄膜高硬度和低摩擦系数的性能特点，沉积的TiC/DLC多层膜总厚度可以达到2μm，且具有优异的耐磨损性能。
Description
技术领域
本发明属于表面工程技术领域，特别是采用电弧离子镀技术沉积一种TiC/DLC多层薄膜的方法，本发明可应用于多种金属工件表面耐磨损处理。
背景技术
目前在已有技术中，都是用单层类金刚石薄膜，由于TiC/DLC多层薄膜比单层类金刚石薄膜的内应力低得多，从而提高了薄膜的韧性，TiC/DLC多层薄膜的厚度可以沉积到2μm以上；同时TiC/DLC多层薄膜也保持了类金刚石薄膜高硬度、低摩擦系数的性能优点。因此，TiC/DLC多层薄膜也可用于基底硬度相对较低的工件表面耐磨损处理。采用电弧离子镀技术沉积一种TiC/DLC多层薄膜的方法
发明内容
本发明的目的是在类金刚石薄膜沉积过程中，间断引入钛元素，从而沉积了TiC/DLC多层薄膜。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明的一种TiC/DLC多层薄膜的沉积方法，包括下列步骤
(1)打开磁过滤钛电弧源，在完成预处理的工件上沉积Ti层；
(2)打开磁过滤钛电弧源和脉冲石墨电弧源沉积TiC层；
(3)关闭磁过滤钛电弧源，采用脉冲石墨电弧源沉积DLC层；
(4)多次重复步骤(2)和步骤(3)的沉积过程。
所述步骤(1)中完成预处理是指镀膜设备的真空度为优于5×10-3Pa，并完成离子束清洗处理；磁过滤钛电弧源的工作电流为50A～90A；沉积时间为2min～10min。
所述步骤(2)中磁过滤电弧源的工作电流保持不变；打开脉冲石墨电弧源，调节放电频率为2Hz～32Hz，工作脉冲次数为2000～10000。
所述步骤(3)中保持脉冲石墨电弧源的放电频率不变，工作脉冲次数为10000～20000。
所述步骤(4)中重复步骤(2)和步骤(3)的沉积过程次数为20～50。
本发明的技术方案中主要是采用磁过滤钛电弧源沉积Ti层；采用脉冲石墨电弧源沉积DLC层；采用磁过滤钛电弧源和脉冲石墨电弧源共同沉积TiC层，通过调节脉冲石墨电弧源的脉冲频率来控制TiC层中的Ti含量。
采用电弧离子镀技术沉积的TiC/DLC多层薄膜内应力小于类金刚石单层薄膜的内应力，同时保持了类金刚石薄膜高硬度和低摩擦系数的性能特点，沉积的TiC/DLC多层膜总厚度可以达到2μm，且具有优异的耐磨损性能。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)由于在类金刚石薄膜沉积过程中，间断引入钛元素，从而沉积了TiC/DLC多层薄膜。
(2)由于钛元素的引入，使类金刚石薄膜的内应力得以释放，因此可沉积厚度超过2μm的TiC/DLC多层薄膜。
(3)TiC/DLC多层薄中的各层膜厚和TiC层中的Ti含量均可以分别控制，易于实现多层薄膜的性能优化。
(4)TiC/DLC多层薄可以用于包括硬度相对较低的多种金属工件表面耐磨损处理。
具体实施方式
本发明采用电弧离子镀膜设备进行，真空室内主要有4个脉冲石墨电弧源和2个磁过滤钛电弧源等。
实施例1
(1)沉积Ti层：镀膜设备的真空度为优于5×10-3Pa，并完成离子束清洗处理；打开磁过滤钛电弧源，调节工作电流为50A，沉积时间为10min；
(2)沉积TiC层：保持磁过滤电弧源的工作电流不变；打开脉冲石墨电弧源沉积TiC层，调节放电频率为8Hz，工作脉冲次数为2000；
(3)沉积DLC层：关闭磁过滤钛电弧源，保持脉冲石墨电弧源的放电频率不变沉积DLC层，工作脉冲次数为20000；
(4)重复步骤(2)和步骤(3)20次。
沉积后的总厚度约为2.0μm。
实施例2
(1)沉积Ti层：镀膜设备的真空度为5×10-3Pa，并完成离子束清洗处理；打开磁过滤钛电弧源，调节工作电流为90A，沉积时间为2min；
(2)沉积TiC层：保持磁过滤电弧源的工作电流不变；打开脉冲石墨电弧源沉积TiC层，调节放电频率为32Hz，工作脉冲次数为10000；
(3)沉积DLC层：关闭磁过滤钛电弧源，保持脉冲石墨电弧源的放电频率不变沉积DLC层，工作脉冲次数为10000；
(4)重复步骤(2)和步骤(3)30次。
沉积后的总厚度约为3.0μm。
实施例3
(1)沉积Ti层：镀膜设备的真空度为优于5×10-3Pa，并完成离子束清洗处理；打开磁过滤钛电弧源，调节工作电流为75A，沉积时间为5min；
(2)沉积TiC层：保持磁过滤电弧源的工作电流不变；打开脉冲石墨电弧源沉积TiC层，调节放电频率为16Hz，工作脉冲次数为5000；
(3)沉积DLC层：关闭磁过滤钛电弧源，保持脉冲石墨电弧源的放电频率不变沉积DLC层，工作脉冲次数为10000；
(4)重复步骤(2)和步骤(3)50次。
沉积后的总厚度约为2.5μm。
Claims (5)
1、一种TiC/DLC多层薄膜的沉积方法，其特征在于包括下列步骤：
(1)打开磁过滤钛电弧源，在完成预处理的工件上沉积Ti层；
(2)同时打开磁过滤钛电弧源和脉冲石墨电弧源沉积TiC层；
(3)关闭磁过滤钛电弧源，采用脉冲石墨电弧源沉积DLC层；
(4)多次重复步骤(2)和步骤(3)的沉积过程。
2、根据权利要求1所述的一种TiC/DLC多层薄膜的沉积方法，其特征在于：所述步骤(1)中完成预处理是指镀膜设备的真空度为优于5×10-3Pa，并完成离子束清洗处理；磁过滤钛电弧源的工作电流为50A～90A；沉积时间为2min～10min。
3、根据权利要求1所述的一种TiC/DLC多层薄膜的沉积方法，其特征在于：所述步骤(2)中磁过滤电弧源的工作电流保持不变；打开脉冲石墨电弧源，调节放电频率为2Hz～32Hz，工作脉冲次数为2000～10000。
4、根据权利要求1所述的一种TiC/DLC多层薄膜的沉积方法，其特征在于：所述步骤(3)中保持脉冲石墨电弧源的放电频率不变，工作脉冲次数为10000～20000。
5、根据权利要求1所述的一种TiC/DLC多层薄膜的沉积方法，其特征在于：所述步骤(4)中重复步骤(2)和步骤(3)的沉积过程次数为20～50。
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