專利名稱：一種TiC/DLC多層薄膜的沉積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于表面工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是采用電弧離子鍍技術(shù)沉積一種TiC/DLC多層薄膜的方法，本發(fā)明可應(yīng)用于多種金屬工件表面耐磨損處理。
背景技術(shù)：
目前在已有技術(shù)中，都是用單層類金剛石薄膜，由于TiC/DLC多層薄膜比單層類金剛石薄膜的內(nèi)應(yīng)力低得多，從而提高了薄膜的韌性，TiC/DLC多層薄膜的厚度可以沉積到2 u m以上；同時TiC/DLC多層薄膜也保持了類金剛石薄膜高硬度、低摩擦系數(shù)的性能優(yōu)點。因此，TiC/DLC多層薄膜也可用于基底硬度相對較低的工件表面耐磨損處理。采用電弧離子鍍技術(shù)沉積一種TiC/DLC多層薄膜的方法

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在類金剛石薄膜沉積過程中，間斷引入鈦元素，從而沉積了 TiC/DLC多層薄膜。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
本發(fā)明的一種TiC/DLC多層薄膜的沉積方法，包括下列步驟
(1) 打開磁過濾鈦電弧源，在完成預(yù)處理的工件上沉積Ti層；
(2) 打開磁過濾鈦電弧源和脈沖石墨電弧源沉積TiC層；
(3) 關(guān)閉磁過濾鈦電弧源，采用脈沖石墨電弧源沉積DLC層；
(4) 多次重復(fù)步驟(2)和步驟(3)的沉積過程。
所述步驟(1)中完成預(yù)處理是指鍍膜設(shè)備的真空度為優(yōu)于5X10—3Pa，并完成離子束清洗處理；磁過濾鈦電弧源的工作電流為50A 90A;沉積時間為2min 10min。
所述步驟(2)中磁過濾電弧源的工作電流保持不變；打開脈沖石墨電弧源，調(diào)節(jié)放電頻率為2Hz 32Hz，工作脈沖次數(shù)為2000 10000。
所述步驟(3)中保持脈沖石墨電弧源的放電頻率不變，工作脈沖次數(shù)為10000 20000。
所述步驟(4)中重復(fù)步驟(2)和步驟(3)的沉積過程次數(shù)為20 50。
本發(fā)明的技術(shù)方案中主要是采用磁過濾鈦電弧源沉積Ti層；采用脈沖石墨電弧源沉積DLC層；采用磁過濾鈦電弧源和脈沖石墨電弧源共同沉積TiC層，通過調(diào)節(jié)脈沖石墨電弧源的脈沖頻率來控制TiC層中的Ti含量。
采用電弧離子鍍技術(shù)沉積的TiC/DLC多層薄膜內(nèi)應(yīng)力小于類金剛石單層薄膜的內(nèi)應(yīng)力，同時保持了類金剛石薄膜高硬度和低摩擦系數(shù)的性能特點，沉積的TiC/DLC多層膜總厚度可以達(dá)到2um，且具有優(yōu)異的耐磨損性能。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
(1) 由于在類金剛石薄膜沉積過程中，間斷引入鈦元素，從而沉積了TiC/DLC多層薄膜。
(2) 由于鈦元素的引入，使類金剛石薄膜的內(nèi)應(yīng)力得以釋放，因此可沉積厚度超過2 u m的TiC/DLC多層薄膜。
(3) TiC/DLC多層薄中的各層膜厚和TiC層中的Ti含量均可以分別控制，易于實現(xiàn)多層薄膜的性能優(yōu)化。
(4) TiC/DLC多層薄可以用于包括硬度相對較低的多種金屬工件表面耐磨損處理。
具體實施例方式
本發(fā)明采用電弧離子鍍膜設(shè)備進(jìn)行，真空室內(nèi)主要有4個脈沖石墨電弧源和2個磁過濾鈦電弧源等。實施例1
(1)沉積Ti層鍍膜設(shè)備的真空度為優(yōu)于5X10—3Pa，并完成離子束清洗處理；打開磁過濾鈦電弧源，調(diào)節(jié)工作電流為50A，沉積時間為10min;
(2) 沉積TiC層保持磁過濾電弧源的工作電流不變；打開脈沖石墨電弧源沉積TiC層，調(diào)節(jié)放電頻率為8Hz，工作脈沖次數(shù)為2000;
(3) 沉積DLC層關(guān)閉磁過濾鈦電弧源，保持脈沖石墨電弧源的放電頻率不變沉積DLC層，工作脈沖次數(shù)為20000;
(4) 重復(fù)步驟(2)和步驟(3) 20次。沉積后的總厚度約為2.0pm。
實施例2
(1) 沉積Ti層鍍膜設(shè)備的真空度為5X10—3Pa，并完成離子束清洗處理；打開磁過濾鈦電弧源，調(diào)節(jié)工作電流為90A，沉積時間為2min;
(2) 沉積TiC層保持磁過濾電弧源的工作電流不變；打開脈沖石墨電弧源沉積TiC層，調(diào)節(jié)放電頻率為32Hz，工作脈沖次數(shù)為10000;
(3) 沉積DLC層關(guān)閉磁過濾鈦電弧源，保持脈沖石墨電弧源的放電頻率不變沉積DLC層，工作脈沖次數(shù)為10000;
(4) 重復(fù)步驟(2)和步驟(3) 30次。沉積后的總厚度約為3.(Him。
實施例3
(1) 沉積Ti層鍍膜設(shè)備的真空度為優(yōu)于5X10—3Pa，并完成離子束清洗處理；打開磁過濾鈦電弧源，調(diào)節(jié)工作電流為75A，沉積時間為5min;
(2) 沉積TiC層保持磁過濾電弧源的工作電流不變；打開脈沖石墨電弧源沉積TiC層，調(diào)節(jié)放電頻率為16Hz，工作脈沖次數(shù)為5000;
(3) 沉積DLC層關(guān)閉磁過濾鈦電弧源，保持脈沖石墨電弧源的放電頻率不變沉積DLC層，工作脈沖次數(shù)為10000;
(4) 重復(fù)步驟(2)和步驟(3) 50次。沉積后的總厚度約為2. 5pm。
權(quán)利要求
1、一種TiC/DLC多層薄膜的沉積方法，其特征在于包括下列步驟(1)打開磁過濾鈦電弧源，在完成預(yù)處理的工件上沉積Ti層；(2)同時打開磁過濾鈦電弧源和脈沖石墨電弧源沉積TiC層；(3)關(guān)閉磁過濾鈦電弧源，采用脈沖石墨電弧源沉積DLC層；(4)多次重復(fù)步驟(2)和步驟(3)的沉積過程。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TiC/DLC多層薄膜的沉積方法，其特征在于: 所述步驟(1)中完成預(yù)處理是指鍍膜設(shè)備的真空度為優(yōu)于5X10"Pa，并完成 離子束清洗處理；磁過濾鈦電弧源的工作電流為50A 90A;沉積時間為2min 10min。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TiC/DLC多層薄膜的沉積方法，其特征在于: 所述步驟(2)中磁過濾電弧源的工作電流保持不變；打開脈沖石墨電弧源，調(diào) 節(jié)放電頻率為2Hz 32Hz，工作脈沖次數(shù)為2000 10000。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TiC/DLC多層薄膜的沉積方法，其特征在于: 所述步驟(3)中保持脈沖石墨電弧源的放電頻率不變，工作脈沖次數(shù)為10000 20000。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TiC/DLC多層薄膜的沉積方法，其特征在于: 所述步驟(4)中重復(fù)步驟(2)和步驟(3)的沉積過程次數(shù)為20 50。
全文摘要
本發(fā)明是一種TiC/DLC多層薄膜的方法，屬于表面工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用磁過濾鈦電弧源沉積Ti層；采用脈沖石墨電弧源沉積DLC層；采用磁過濾鈦電弧源和脈沖石墨電弧源共同沉積TiC層，通過調(diào)節(jié)脈沖石墨電弧源的脈沖頻率來控制TiC層中的Ti含量。采用電弧離子鍍技術(shù)沉積的TiC/DLC多層薄膜內(nèi)應(yīng)力小于類金剛石單層薄膜的內(nèi)應(yīng)力，同時保持了類金剛石薄膜高硬度和低摩擦系數(shù)的性能特點，沉積的TiC/DLC多層膜總厚度可以達(dá)到2μm，且具有優(yōu)異的耐磨損性能。
文檔編號C23C14/24GK101597745SQ200810110529
公開日2009年12月9日 申請日期2008年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
發(fā)明者妮 任, 武生虎, 肖更竭, 趙棟才, 馬占吉 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所