專利名稱：：薄膜多層結(jié)構(gòu)、包括所述結(jié)構(gòu)的部件及其沉積方法薄膜多層結(jié)構(gòu)、包括所述結(jié)構(gòu)的部件及其沉積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種具有低磨損率和低摩擦系數(shù)的耐腐蝕薄膜多層結(jié)構(gòu)，涉及一種包括所述結(jié)構(gòu)的部件，還涉及其沉積方法。幾十年來，具有低磨損率的硬質(zhì)膜，特別是那些具有低磨損率和低摩擦系數(shù)的硬質(zhì)膜，為諸如切削工具、機械零件、軋機構(gòu)件和齒輪等許多熱機應(yīng)用領(lǐng)域帶來了相當(dāng)大的益處。例如，在諸如應(yīng)用于航空航天業(yè)的鈦合金等金屬合金上制作這種膜目前越來越受到關(guān)注。通常使用PVD(物理氣相沉積)法生成薄膜。特別是當(dāng)薄膜將要受到摩擦磨損時，薄膜可以基于氮化物和/或碳化物，例如TiN、TiCN、TiCrN、CrC或TiAlN，并在鈦基的基材上通過PVD法制作，或者可以是金剛合金碳型或DLC(類金剛石碳)型，即由氫化或非氫化的無定形碳構(gòu)成的類型，其通過PACVD(等離子體輔助化學(xué)氣相沉積)法制作。術(shù)語DLC覆蓋了各種輕度或高度氫化的材料。這些材料通常用于需要高硬度和高彈性模量(例如，分別為15-30GPa禾Q200-280GPa)的應(yīng)用中。在使用條件下，可提供低摩擦系數(shù)Oi)和10義1(T7mm^N.m"的有限磨損率。摩擦系數(shù)小于0.2，尤其是對于鋼、鋁合金和鈦合金。對于后兩種合金，如此低的摩擦系數(shù)是異乎尋常的。由于DLC涂層具有高彈性模量，使其比具有相同硬度的氮化物型材料具有更高的耐磨性，因為DLC涂層的主要特征之一是耐磨性，所以在工程領(lǐng)域中對這種涂層的需求越來越大。然而，其缺點是耐腐蝕性有限。(i)在干燥介質(zhì)中，DLC在溫度高于400°C時被氧化，致使其在高于約400。C時分解(石墨化)；以及(ii)在潮濕介質(zhì)中，生長缺陷引起孔蝕。此外，DLC受到高應(yīng)變，因此在被涂件和上層之間需要匹配應(yīng)變或彈性模量分布的復(fù)合亞層。這些具有達(dá)到幾微米的不同厚度的調(diào)節(jié)層或亞層的存在，使得難于預(yù)測與膜對基材的粘附相關(guān)的機械性能、載荷下的機械強度、各種疊置材料的物理化學(xué)相互作用以及整個組件的耐熱性。這些多層系統(tǒng)在關(guān)于優(yōu)化涂層性能以達(dá)到預(yù)期功能方面又引發(fā)了附加程度的難度。專利申請F(tuán)R2736361記載了一種含有碳、硅和氫的薄膜，氫元素含量小于30%，C/Si比大約為1.43.3。這種薄膜通過PACVD法制作，并具有低摩擦系數(shù)。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的涂層在金屬基材上不能滿足涂層在摩擦方面的工業(yè)要求(如現(xiàn)有技術(shù)中所述，限制磨損和摩擦)。因此需要一種涂層，其同時具有-摩擦性能，例如對于處在腐蝕環(huán)境和/或高溫下的金屬表面，在干燥(即沒有另外加潤滑劑)時的低磨損率和低摩擦系數(shù)；-粘合性能，例如在金屬基材上涂層的高機械強度；以及-涂層的耐高溫性，例如在高于400°C時不會改變涂層的摩擦性能和對基材的粘合性。本申請人驚奇地發(fā)現(xiàn)，一種特殊的多層結(jié)構(gòu)能提供這樣的綜合性能，所述多層結(jié)構(gòu)將基于硅、碳和氫的厚度為5nm~5pm且具有不同摩擦性能的幾層聯(lián)合起來，至少兩層形成一段，每段重復(fù)n次，其中n為11000。因此，本發(fā)明的一個主題是一種具有低磨損率和低摩擦系數(shù)的耐腐蝕薄膜多層結(jié)構(gòu)，其包括1-1000段，優(yōu)選1500段，每一段包括基于碳、硅和氫的2~100層，優(yōu)選210層；以及任選地，功能表面層。在本發(fā)明中，表述"低摩擦系數(shù)"被理解為指摩擦系數(shù)^小于0.2，例如-在使用轉(zhuǎn)動摩擦計進(jìn)行摩擦測試的條件下，在法向載荷為3N、行進(jìn)距離為100m、位移速度為0.02m/s時，在干燥下運行，即沒有另外加潤滑劑，在實驗室環(huán)境溫度為25°C下，使用由100C6鋼制成的直徑6mm的對置金屬球體；以及-在往復(fù)摩擦測試條件下，伴隨往復(fù)運動，在法向載荷為3N、行進(jìn)距離為20m、位移速度為0.00017m/s時，在干燥下運行，即沒有另外加潤滑劑，在實驗室環(huán)境溫度為25°C下，使用由100C6鋼制成的直徑6mm的對置金屬球體。低摩擦系數(shù)使得可以設(shè)想將所述結(jié)構(gòu)應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域，只要相互接觸的部件連續(xù)或間歇地相對運動。在本發(fā)明中，表達(dá)"低磨損率"被理解為指在上述摩擦測試條件下測得的磨損率小于l(T5mn^N.m—1，其中在磨擦薄膜之后根據(jù)摩損軌跡的輪廓測定法測量低磨損率。在本發(fā)明中，表達(dá)"耐腐蝕性"被理解為指100小時后達(dá)到基材溶解電位的溶解電位，其中在5MNaCl水溶液中，在pH5.5、溫度25°C條件下用飽和甘汞參比電極進(jìn)行電化學(xué)測量。多層結(jié)構(gòu)優(yōu)選總厚度為10pm以下，優(yōu)選為16nm。所述段中的每一層均由碳、硅和氫構(gòu)成，Si/C原子比特別為0.3~1.5。氫的比例優(yōu)選為1030at。/。(原子百分比)。所述段中每一層的厚度優(yōu)選為5nm~5pm，更佳為10nm~lnm，再更優(yōu)選為10nm500nm。所述段中每一層彼此獨立地具有相同或者不同的特定機械性能，例如硬度為1~100Gpa，優(yōu)選為580GPa，楊氏彈性模量為10600GPa，優(yōu)選為80400GPA。通過納米壓痕技術(shù)測量得到這些物理性能，其中使用柏氏(Berkovich)壓頭，在0.5mN200mN載荷下，使穿透深度為10nm~1.5fim。通過抗擦傷性測試測量得到粘合性能。測試條件如下將半徑200pm的球形洛氏金剛石觸針應(yīng)用于薄膜表面上，并從O到30N逐漸增加法向載荷，以勻速5mm/min移動距離5mm。良好的粘合對應(yīng)臨界載荷(Lc2)大于15N，優(yōu)選大于20N。在本發(fā)明中，術(shù)語"功能層"被理解為指表現(xiàn)出顯著的耐腐蝕性、抗擦傷性或摩擦性能(例如低摩擦系數(shù)和低磨損率)的層。任選的功能表面層賦予不同于其下面的段中各層的那些性能。功能層主要含有碳，即30100atn/。的碳，優(yōu)選4090at。/。的碳。功能層也可以含有額外元素，如硅、氫、硫、氟、鈦或鎢，這些額外元素優(yōu)選以070at%的比例存在，更佳是10~60at%。后面層的厚度優(yōu)選不超過3pm，更特別為1nm2pm。功能表面層也具有機械性能，例如硬度為1100GPa，優(yōu)選為5~80GPa，楊氏模量為10600GPa，優(yōu)選為80~400GPa。本發(fā)明的主題還是一種具有低磨損率和低摩擦系數(shù)的耐腐蝕部件，其包括-由在加熱到溫度低于600。C、優(yōu)選200600°C時不受損害的材料制成的金屬基材；-連接層；以及-覆蓋所述連接層的表面涂層，所述表面涂層為上述定義的根據(jù)本發(fā)明的薄膜多層結(jié)構(gòu)。金屬基材優(yōu)選由鈦制成或者鈦合金(例如TA6V或Til0.2.3)、高速鋼(例如HS18-0-l和HS6-5-2-5)、不銹鋼或硬質(zhì)合金(例如WC+CoK10和WC+TiC+Ta(Nb)C+CoP10K10)中的一種制成。介入基材和表面涂層之間的連接層可以被氮化、滲碳化、碳氮化或硅化，優(yōu)選氮化。作為氮化物的例子，當(dāng)基材是以鈦為基礎(chǔ)時，特別可以提及的是氮化鈦。所述連接層可以由氬/氫/氮的混合物產(chǎn)生，這也使金屬基材表面功能化，從而特別地促進(jìn)多層結(jié)構(gòu)與基材的粘合，同時在承受載荷時限制其變形。表面氮濃度優(yōu)選為20at%~80at%。連接層的厚度優(yōu)選為0.1pm~100pm，更佳是0.2|im~10pm。所述部件具有組合下列性能的優(yōu)點--涂層具有良好的摩擦性能，也就是說，在沒有潤滑劑的情況下，在周圍環(huán)境和/或腐蝕環(huán)境和/或高溫環(huán)境下，對于金屬表面具有低磨損率和低摩擦系數(shù)；-涂層表現(xiàn)出良好的耐溫性，特別是達(dá)到550°C時粘合和摩擦性能沒有改變，例如低磨損率和低摩擦系數(shù)，并且涂層是耐腐蝕性的；-由多層構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的抗機械裂紋性能改善；以及-基本由氮和氫構(gòu)成的任選的連接層，使金屬基材表面功能化，同時在承受載荷時限制其變形。本發(fā)明還涉及一種通過微波等離子體和/或低頻等離子體激活的化學(xué)氣相沉積，在金屬基材上沉積表面涂層的方法，所述表面涂層處于具有低磨損率和低摩擦系數(shù)的耐腐蝕薄膜多層結(jié)構(gòu)的形式，所述金屬基材由在加熱到溫度低于600°C時不受損害的材料制成，所述方法包括以下連續(xù)步驟i)在包括導(dǎo)入/導(dǎo)出區(qū)(被稱為氣閘)和可容納最大密度等離子體的活性區(qū)的腔室中，將所述基材安裝在支撐架上，所述安裝步驟之后是下面的表面處理步驟ii)在所述腔室內(nèi)部產(chǎn)生一級真空，然后產(chǎn)生二級真空；m)通過在一級真空中注入蝕刻氣體，在放電區(qū)中(包含于所述活性區(qū)中)產(chǎn)生所述氣體的等離子體，并單獨加熱所述基材至200。C600。C的調(diào)節(jié)溫度，在所述活性區(qū)中蝕刻所述基材；iv)通過向所述腔室的活性區(qū)中注入預(yù)處理氣體，使預(yù)處理氣體的等離子體代替所述蝕刻氣體的等離子體，同時在所述調(diào)節(jié)溫度下繼續(xù)加熱所述基材，形成上述連接層；V)通過向所述活性區(qū)中注入反應(yīng)氣體，使反應(yīng)氣體代替所述預(yù)處理氣體的等離子體，同時在所述調(diào)節(jié)溫度下繼續(xù)加熱所述基材，形成上述多層結(jié)構(gòu)，其中所述反應(yīng)氣體含有具有四面體硅環(huán)境的單一化合物或含硅的混合物，并通過改變微波發(fā)生器的功率和/或低頻發(fā)生器的頻率和/或電壓得到各層；Vi)通過注入另一種反應(yīng)氣體，使另一種反應(yīng)氣體的等離子體代替用于產(chǎn)生所述多層結(jié)構(gòu)的氣體的等離子體，同時繼續(xù)在所述調(diào)節(jié)溫度下加熱，在所述活性區(qū)內(nèi)任選沉積功能表面層；以及Vii)在預(yù)定注入時間對應(yīng)于所述功能表面層的所需厚度以及所述腔室內(nèi)部產(chǎn)生的一級真空對應(yīng)于0.13133.3Pa(1(T3~1乇)、優(yōu)選0.13~66.7Pa(1(T3~0.5乇)、更佳是0.13-13.3Pa(1(T310"乇)的壓力之后，中斷步驟v)或步驟vi)中的反應(yīng)氣體注入并冷卻所述基材。二級真空壓力例如可以大約是6.5xl(T2mPa(6.5xl(r7mbar)，并使區(qū)域里的氣氛得以凈化。注入活性區(qū)的氣體特別是可以被來自與微波發(fā)生器連接的微波源和/或低頻發(fā)生器的放電所激發(fā)從而得到氣體等離子體，該微波發(fā)生器的工作頻率為2.45GHz或915MHz，功率設(shè)置在0W~1500W，該低頻發(fā)生器的頻率為50460kHz，電壓為0~300V，其表面功率密度為10W/cm2。通過改變微波發(fā)生器的功率和/或特別是改變低頻發(fā)生器的電壓，可以使用一種相同的反應(yīng)氣體來獲得基于C、Si和H且具有不同摩擦性能的各層。在步驟iii)中使用的蝕刻氣體優(yōu)選是氬氣，可以加入氫氣，當(dāng)蝕刻基材時，其注入速率優(yōu)選為0.1Sl/h~10Sl/h(標(biāo)準(zhǔn)升/小時)。在步驟iv)中使用的預(yù)處理氣體含有元素氮和/或元素碳和/或元素氫和/或元素硅。這些元素的例子特別可以是氮氣、甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、氫氣、硅烷和乙硅烷及其混合物。在本方法的優(yōu)選實施方式中，預(yù)處理氣體包括與氬氣混合的至多大約20%的氮氣和/或甲烷和/或硅烷和/或氫氣。必須注意的是，實際應(yīng)用中，可以在用于沉積涂層的腔室里不中斷地進(jìn)行蝕刻和制作連接層。有利的是，在步驟v)中使用的反應(yīng)氣體包括單獨的四甲基硅烷(TMS)或四乙基硅垸(TES)或它們的混合物、或諸如甲垸、乙烷、乙炔或乙烯等碳?xì)浠衔锴绑w物的混合物、和/或諸如硅垸或乙硅垸等含硅化合物的混合物。在步驟V)中的反應(yīng)氣體還可以包括氬氣和/或氫氣。其注入速率優(yōu)選小于2Sl/h。下面參照實施例和附圖以非限制方式說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中-圖l是包括根據(jù)本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)的部件的一個實施例的示意以及.-圖2是用于實施本發(fā)明方法的PACVD沉積反應(yīng)器類型的設(shè)備的示意圖。圖l顯示根據(jù)本發(fā)明的部件的第一實施例，其包括-金屬基材S;-連接層TL，其厚度為dTL;-n段，每段包括厚度分別為dA和dB的兩個獨立層A和B，因此一段的厚度A等于厚度dA和dB之和A=dA+dB，多層的厚度d亂等于nA;以及-厚度為dFSL的功能表面層FSL，其由氫化的碳化物構(gòu)成，所述碳化物滿足例如式XC，其中X表示加添元素，如S、Si、W、Ti或F。基材可以由鈦合金構(gòu)成，如鈦合金TA6V。中間層TL例如可以通過使基材S的表面碳化得到。各層A和B優(yōu)選由氫化的無定形碳化硅構(gòu)成，層A的氫化的無定形碳化硅的硬度比層B的氫化的無定形碳化硅的硬度低。作為例子，功能表面層由氫化的無定形碳化硅構(gòu)成。圖2顯示用于獲得根據(jù)本發(fā)明的部件的設(shè)備，如特別是圖1所示的部件。該設(shè)備包括基本上垂直軸向的管式反應(yīng)器1。這種反應(yīng)器特別適于制造小部件。對于更大體積的部件，反應(yīng)器l可以有不同的形狀。反應(yīng)器1由兩個主要部分構(gòu)成，即用于裝載試樣的氣閘2和處理腔室3。當(dāng)為了裝載新試樣而使裝載氣閘2通氣時，氣動滑閥4將這兩部分分開，以隔離腔室3。裝載氣閘2允許試樣導(dǎo)入和導(dǎo)出。水平波導(dǎo)5(例如石英管形式)沿區(qū)域6通過處理腔室3，在這里產(chǎn)生2.45GHz微波放電。波導(dǎo)5的一端與功率為0~1500W的微波發(fā)生器連接。波導(dǎo)5以表面波的形式將在處理腔室3中產(chǎn)生和維持穩(wěn)定放電所必需的能量傳輸?shù)教幚韰^(qū)3。穩(wěn)定放電在發(fā)生微波放電的區(qū)域6的任一側(cè)延伸，延伸高度取決于多個參數(shù)，如微波發(fā)生器MW的功率、處理腔室中的壓力、注入氣體的流速等。放電也可以來自于與轉(zhuǎn)移管7連接的低頻發(fā)生器LF。該發(fā)生器LF可以適用50~400kHz的頻率和0~300V的電壓，因此可以產(chǎn)生具有其它性能的等離子體。這種放電也到達(dá)發(fā)生微波放電的區(qū)域6。這種或這些穩(wěn)定放電使得可以維持氣體等離子體，其程度如圖2中灰色區(qū)域所示。反應(yīng)器1配有雙泵系統(tǒng)(圖2未示出)，以便調(diào)節(jié)其中的壓力。該系統(tǒng)由二級泵單元和復(fù)合渦輪分子單元構(gòu)成，其中該二級泵單元的輸出大約為240m3/h，可以與沉積過程中處于一級真空的氣流一起作業(yè)或可以在轉(zhuǎn)換到二級真空前預(yù)排空反應(yīng)器，該復(fù)合渦輪分子單元(2501/s)(圖2未示出)使二級真空的限制大約為6.5xl0—2mPa(6.5xl0-7mbar)，從而限制反應(yīng)器被污染。也可以與壓力小于10Pa(0.1mbar)的低氣流一起作業(yè)。這兩個單元都通過電動氣動閥(圖2未示出)與裝載氣閘2和處理腔室3相連接。這些連接由箭頭P標(biāo)出。在沉積過程中，通過與電容計連接的節(jié)流閥控制反應(yīng)器的總壓力。電動轉(zhuǎn)移管7剛好通過整個設(shè)備，因此可以改變前體物注入管8和基材固持器9之間的距離d。通過選擇距離d設(shè)定試樣在基材上的停留時間?；目梢詥为毤訜岬?00°C，并經(jīng)調(diào)節(jié)控制盒通過電容耦合與低頻發(fā)生器LF相連接。除了上述的各部分外，圖2所示設(shè)備還包括將各種氣體注入反應(yīng)器1的裝置，這些氣體是實施所述方法并特別是在基材S上形成希望的薄膜多層結(jié)構(gòu)所必需的。在所示實施例中，這些氣體注入裝置主要包括注入管8，其通過反應(yīng)器1的底部，并且在從處理腔室3位于基材S和產(chǎn)生微波放電的區(qū)域6之間的第二區(qū)域中或者在區(qū)域6面對基材S的鄰近部分中出現(xiàn)之前，沿著所述管的垂直軸運行。在反應(yīng)器l外部，管8與流量計系統(tǒng)IO連接，以便隨意調(diào)節(jié)注入氣體的流速。流量計系統(tǒng)IO本身與蝕刻氣體供給管11連接、與預(yù)處理氣體供給管12連接以及與反應(yīng)氣體或前體物氣體供給管13連接。在另一個可選實施例中，流量計系統(tǒng)IO可以配有六個獨立的氣體線路。經(jīng)管11供給的蝕刻氣體優(yōu)選是氬氣，經(jīng)管12供給的預(yù)處理氣體尤其是氫氣或氮氣。經(jīng)管13供給的反應(yīng)氣體或前體物氣體是具有四面體硅環(huán)境的單一有機硅化合物。這種化合物優(yōu)選是四甲基硅院Si(CH3)4(通?？s寫為TMS)。也可以使用四乙基硅烷Si(C2Hs)4(通常縮寫為TES)或者使用通過例如用氫或氯分別取代一個或兩個乙基或甲基得到的TMS或TES的任何其它衍生物。應(yīng)注意到，注入管8可以由任何其它的注入裝置代替，如包括幾個注入噴嘴的環(huán)形或網(wǎng)狀的系統(tǒng)，特別是在將要涂布的基材相對較大時。然而，其它注入裝置仍然處于上述處理腔室3的第二區(qū)域中，且不會在放置基材S的地方阻隔放電。此外，當(dāng)將要涂布的基材相對較大時，有必要在反應(yīng)氣體注入系(如注入管8)和基材固持器9之間相對移動。為此，支撐基材固持器9的機構(gòu)可以具有比圖2所示的更復(fù)雜的形狀，并且例如可以組裝用于使基材固持器9平移和/或旋轉(zhuǎn)的至少一個馬達(dá)。由于這種布置是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，所以不再作進(jìn)一步詳細(xì)說明。在將一個或多個基材S放置在反應(yīng)器1內(nèi)的基材固持器9上后，產(chǎn)生真空，利用雙級泵單元產(chǎn)生一級真空，之后用第二泵單元產(chǎn)生二級真空。放置好試樣后，進(jìn)行下表l所描述的沉積過程。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>實施例使用圖2所示的上述設(shè)備制造包括根據(jù)本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)的部件，為此，采用上表1所示的沉積過程，處理由TA6V鈦合金制成的基材的表面。下表2列出所使用的特定溫度、壓力、氣體流量和電壓條件。表2步驟操作條件目的蝕刻P=0.1乇流量(Ar)l=7%Vdc=-100V功率=500W調(diào)節(jié)工作壓力激發(fā)氬等離子體偏壓加熱540°C達(dá)到T=540°C流量(Ar)2=7.3%流量(N2"11%為根部準(zhǔn)備氮化流切斷Vdc停止偏壓氮化功率=500W注入Ar/N2混合物清除氮化氣體并準(zhǔn)備沉積線路N2入口關(guān)閉流量(TMS)-35"5/0流量^02=1%從腔室中清除N2并準(zhǔn)備用于沉積階段的流體準(zhǔn)備沉積過程中的偏壓功率=700W達(dá)到沉積功率多層+功能層沉積關(guān)閉低頻發(fā)生器LFP=700W在無偏壓的條件下將氣體注入腔室以沉積層打開低頻發(fā)生器LFVdc=-100VP=700W在有偏壓的條件下將氣體注入腔室以沉積層……關(guān)閉低頻發(fā)生器LFP=700W在無偏壓的條件下將氣體注入腔室以沉積層冷卻流量(Ar)l停止等離子體關(guān)閉氣體停止加熱在氬氣中冷卻得到部件，其包括:-等離子體蝕刻的TA6V鈦合金的基材；-氮化物連接層；-根據(jù)本發(fā)明的包括IO段的復(fù)合多層，每段包括2層，每層厚度為140nm;以及-功能表面層。所得到的部件可以由圖1中的示圖表示，其中-該連接層的厚度為dTL=700nm;-在該多層中各層的厚度為d廣140nm和dB=140nm;隱該段的厚度為A=dA+dB=140+140=280nm;-段的數(shù)量n=10，因此多層的總厚度為dML=nA=10x280=2800nm;以及-碳基功能表面層的厚度為dFSI=200nm。下表3和表4列出該部件中各層的組成和特性。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>權(quán)利要求1.一種具有低磨損率和低摩擦系數(shù)的耐腐蝕薄膜多層結(jié)構(gòu)，其特征在于，其包括·1～1000段，優(yōu)選1～500段，每一段包括基于碳、硅和氫的2～100層(A，B)，優(yōu)選2～10層；以及·任選地，功能表面層(FSL)。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的薄膜多層結(jié)構(gòu)，其特征在于，其總厚度為10)iim以下。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜多層結(jié)構(gòu)，其特征在于，其總厚度為1~6(im。4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的薄膜多層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述段中的每一層(A，B)均由碳、硅和氫構(gòu)成，Si/C原子比為0.31.5，還含有1030at。/。的氫。5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的薄膜多層結(jié)構(gòu)，其特征在于，每一層的厚度((U，de)為5mn~5pm。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜多層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述段中的每一層(A，B)在段中彼此獨立地具有1~100GPa的硬度和10~600GPa的楊氏模量。7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的薄膜多層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述功能表面層(FSL)主要含有碳。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜多層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述功能表面層(FSL)含有30100at。/。的碳。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的薄膜多層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述功能表面層(FSL)含有比例為070at。/。的選自硅、氫、硫、氟、鈦和鎢的額外元素。10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的薄膜多層結(jié)構(gòu)，其特征在于,所述功能表面層的厚度(dFSL)為3)im以下。11.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的薄膜多層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述功能表面層的厚度(dFsO為1nm~2|im。12.—種具有低磨損率和低摩擦系數(shù)的耐腐蝕部件，其特征在于，其包括-由在加熱到溫度達(dá)到600°C時不受損害的材料制成的金屬基材；-介入所述基材和表面涂層之間的連接層；以及-覆蓋所述連接層的表面涂層，所述表面涂層為根據(jù)權(quán)利要求1~11中任一項所述的薄膜多層結(jié)構(gòu)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的部件，其特征在于，所述金屬基材由鈦制成或者由鈦合金、高速鋼、不銹鋼或硬質(zhì)合金中的一種制成。14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的部件，其特征在于，所述連接層被氮化、滲碳化、碳氮化或硅化。15.根據(jù)權(quán)利要求12~14中任一項所述的部件，其特征在于，所述連接層的厚度為0.1~100|im。16.—種通過微波等離子體和/或低頻等離子體激活的化學(xué)氣相沉積，在金屬基材上沉積表面涂層的方法，所述表面涂層處于具有低磨損率和低摩擦系數(shù)的耐腐蝕薄膜多層結(jié)構(gòu)的形式，所述金屬基材由在加熱到溫度低于600°C時不受損害的材料制成，所述方法包括以下連續(xù)步驟i)在包括導(dǎo)入/導(dǎo)出區(qū)和可容納最大密度等離子體的活性區(qū)的腔室中，將所述基材安裝在支撐架上，所述安裝步驟之后是下面的表面處理步驟ii)在所述腔室內(nèi)部產(chǎn)生一級真空，然后產(chǎn)生二級真空；iii)通過在一級真空中注入蝕刻氣體，在放電區(qū)中產(chǎn)生所述氣體的等離子體，并單獨加熱所述基材至200。C600。C的調(diào)節(jié)溫度，在所述活性區(qū)中蝕刻所述基材；iv)通過向所述腔室的活性區(qū)中注入預(yù)處理氣體，使預(yù)處理氣體的等離子體代替所述蝕刻氣體的等離子體，同時在所述調(diào)節(jié)溫度下繼續(xù)加熱所述基材，形成連接層；v)通過向所述活性區(qū)中注入反應(yīng)氣體，使反應(yīng)氣體代替所述預(yù)處理氣體的等離子體，同時在所述調(diào)節(jié)溫度下繼續(xù)加熱所述基材，形成根據(jù)權(quán)利要求1~11中任一項所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述反應(yīng)氣體含有具有四面體硅環(huán)境的單一化合物或含硅的混合物，并通過改變微波發(fā)生器的功率和/或低頻發(fā)生器的頻率和/或電壓得到各層；vi)通過注入另一種反應(yīng)氣體，使另一種反應(yīng)氣體的等離子體代替用于產(chǎn)生所述多層結(jié)構(gòu)的氣體的等離子體，同時繼續(xù)在所述調(diào)節(jié)溫度下加熱，在所述活性區(qū)內(nèi)任選沉積功能表面層；以及vii)在預(yù)定注入時間對應(yīng)于所述功能表面層的所需厚度以及所述腔室內(nèi)部產(chǎn)生的一級真空對應(yīng)于0.13-133.3Pa(10'3~1乇)、優(yōu)選0.1366.7Pa(10—3~0.5乇)的壓力之后，中斷步驟v)或步驟vi)中的反應(yīng)氣體注入并冷卻所述基材。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理氣體含有元素氮和/或元素碳和/或元素氫和/或元素硅。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理氣體包括與氬氣混合的至多大約20%的氮氣和/或甲垸。19.根據(jù)權(quán)利要求16-18中任一項所述的方法，其特征在于，步驟v)中的反應(yīng)氣體包括單獨的四甲基硅烷(TMS)或四乙基硅垸(TES)或它們的混合物、或碳?xì)浠衔锴绑w物的混合物、和/或含硅化合物的混合物。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)氣體還包括氫氣和/或氬氣。全文摘要本發(fā)明涉及一種具有低磨損率和低摩擦系數(shù)的耐腐蝕薄膜多層結(jié)構(gòu)，其包括1～1000段，每一段包括基于碳、硅和氫的2～100層(A，B)；以及任選地，功能表面層(FSL)。本發(fā)明還涉及一種包括所述薄膜多層結(jié)構(gòu)的部件和其沉積方法。文檔編號C23C16/517GK101360845SQ200780001463公開日2009年2月4日申請日期2007年1月30日優(yōu)先權(quán)日2006年1月30日發(fā)明者弗朗西斯·泰西安迪爾,洛朗特·托馬斯,瓦萊里·盧卡,米凱爾·茹安特申請人:歐洲航空防務(wù)航天公司(Eads)法國