專利名稱：可見光高透射率dlc涂層的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鍍膜領域，尤其涉及一種可見光高透射率DLC涂層的制備方法。
背景技術：
目前常用的PVD鍍膜技術主要分為三類，真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍和真空離子束鍍膜。其中，真空濺射鍍膜是用高能粒子轟擊固體表面時能使固體表面的粒子獲得能量并逸出表面，沉積在基板上。真空離子束鍍膜是指在真空環(huán)境下(真空度為 l*10-lI^-5*10-lPa)，被引入的氣體在離子束的電磁場共同作用下被離化。被離化的離子在離子束和基片之間的電場作用下被加速，并以高能粒子的形式轟擊或沉積在基片上。被引入的氣體根據工藝的需要，可能為Ar，N2或C2H2等，從而完成離子刻蝕清洗和離子束沉積等工藝。目前采用PVD鍍膜技術來制備的DLC涂層，一般為硬質涂層，即大多用于工具表面的涂層，目前還未有一種專用于延展基板光學特性的DLC涂層的PVD鍍膜技術的產生。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種用于延展基板光學特性的DLC涂層的制備方法，解決了可見光高透光性性的問題，同時具備穩(wěn)定的物化性能，高的硬度，實現(xiàn)保護工作在可見光波段的光學器件的目的。本發(fā)明的目的將通過以下技術方案得以實現(xiàn)一種可見光高透射率DLC涂層的制備方法，包括以下步驟步驟一將鍍膜真空室抽至5. 0^10 以上的真空度；步驟二 使用加熱器加熱所述鍍膜真空室至200-40(TC，并保持至少1小時，并使所述鍍膜真空室的真空度達到1. OX 10’a以上；步驟三向鍍膜真空室內通入氬氣，使真空腔內的真空度達到1. 0-20. OPa,步驟四開啟離子束電源，開始對基板表面進行離子清洗工序；離子清洗過程中， 偏壓200-2000V，施加在離子束上的工作電壓大于1000V，工作電流在50mA-150mA之間；離子清洗工序的時間為5-30分鐘；步驟五通入碳氫反應氣體，使真空腔內的真空度達到0. 05Pa 10. OPa ；步驟六開啟濺射電源開始濺射鍍膜，偏壓大于1000V，施加在離子束電壓大于 1000V，離化電流50-200mA，直至涂層厚度達到10_500nm，結束。所述步驟四和步驟六中，所述鍍膜真空室的溫度始終保持在200-400°C之間。所述碳氫反應氣體為014或(2!12。所述基板為光學玻璃。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在本發(fā)明的涂層方法采用PVD鍍膜技術，具有制備工藝簡單、原材料經濟，無污染，反應產生的尾氣無毒等優(yōu)點，而且對于波長在600-800nm 的可見光的透過率好，硬度高達50GPa，抗劃傷能力強，物理化學性能穩(wěn)定。以下便結合實施例附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳述，以使本發(fā)明技術方案更易于理解、掌握。


圖1是本發(fā)明可見光高透射率DLC涂層的制備系統(tǒng)的結構示意圖。圖2是不同工藝溫度下DLC透射率的測試結果。
具體實施例方式本實施例的一種可見光高透射率DLC涂層的制備方法，該涂層用于保護工作在可見光波段的光學器件，包括以下步驟步驟一將鍍膜真空室抽至5. 0^10 以上的真空度；步驟二 使用加熱器加熱所述鍍膜真空室至200-40(TC，并保持至少1小時，并使所述鍍膜真空室的真空度達到1. OX 10’a以上；步驟三向鍍膜真空室內通入氬氣，使真空腔內的真空度達到1. 0-20. OPa,步驟四開啟離子束電源，開始對基板表面進行離子清洗工序；離子清洗過程中， 偏壓1000V，施加在離子束上的工作電壓大于1000V，工作電流在50mA-150mA之間；離子清洗工序的時間為5-30分鐘；步驟五通入碳氫反應氣體，使真空腔內的真空度達到0. 05Pa 10. OPa ；步驟六開啟濺射電源開始濺射鍍膜，偏壓大于1000V，施加在離子束電壓大于 1000V，離化電流50-200mA，直至涂層厚度達到10_500nm，結束。所述步驟四和步驟六中，所述鍍膜真空室的溫度始終保持在200-400°C之間。本發(fā)明的工藝關鍵是涂層溫度始終控制在200-400°C，本底真空度高于 1.0X 10 ,工藝偏壓大于800V，離子束電壓高于1000V，離子束電流控制在50_200mA。所用氣體為CH4、C2H2等碳氫氣體。最終達到的涂層厚度為10-500nm。下面簡單描述一下本發(fā)明的原理及實現(xiàn)的系統(tǒng)。為了進一步提高DLC和基板的結合力，增加工件的潔凈度、活化工件表面原子， 本發(fā)明離子清洗過程的工藝真空度可高于10Pa，工藝偏壓大于1000V，離子束電壓高于 1000V，離子束電流控制在50-150mA，所用氣體為Ar (氬氣)。本發(fā)明鍍膜真空室溫度始終控制在200-400°C，提供一個較高的溫場，使基板和反應氣體的原子獲得較高的能量，反應氣體原子更容易離解成陽離子且具有更高的能量，基板表面能增加更容易和成膜離子結合，這樣成膜的原子排列更加致密，膜層和基底的結合更強。另一方面，涂層處于一個較高的溫場中，膜層原子更容易遷移，膜層點缺陷減少，原子排列更加致密、更加有序，涂層的微觀結構趨于有序。工件某波段的透射率除了和基板的透射率、膜層的透射率、膜層和基板的折射率有關外，還和膜層的結構有關。膜層的缺陷越少， 對光子的散射越少，能夠透射的光子越多；同樣，膜層原子排列越趨于有序，膜層的光學性能越接近金剛石，透射率越高。本發(fā)明所涉及實例，如圖1所示，離子束1位于真空室腔體4的壁上，轉架3在腔體4里面并可以轉動，基板2安裝在轉架3上并和轉架3 —起繞著轉架3的中心轉動。偏壓加在轉架3和基板2上，氣體沖入真空室腔體4內。離子束1上接離子束電源將真空室腔體4里面的氣體電離，電離的陽離子在基板2和轉架3的偏壓的作用下向基板2運動沉積成膜。
通過本發(fā)明方法所沉積DLC涂層連同玻璃基板的透射率曲線如圖2所示，通常工業(yè)上所用DLC涂層的可見光吸收率非常高，波長為600nm-800nm的可見光的透過率不超過 60% ；而通過本發(fā)明方法制備的DLC涂層在波長為600nm-800nm的可見光的透過率可達到 80%以上，涂層的硬度超過50GPa。
權利要求
1.一種可見光高透射率DLC涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟， 步驟一將鍍膜真空室抽至5. 0*10_3Pa以上的真空度；步驟二 使用加熱器加熱所述鍍膜真空室至200-40(TC，并保持至少1小時，并使所述鍍膜真空室的真空度達到1. OX KT3Pa以上；步驟三向鍍膜真空室內通入氬氣，使真空腔內的真空度達到1. 0-20. OPa, 步驟四開啟離子束電源，開始對基板表面進行離子清洗工序；離子清洗過程中，偏壓 200-2000V，施加在離子束上的工作電壓大于1000V，工作電流在50mA-150mA之間；離子清洗工序的時間為5-30分鐘；步驟五通入碳氫反應氣體，使真空腔內的真空度達到0. 05Pa 10. OPa ； 步驟六開啟濺射電源開始濺射鍍膜，偏壓大于1000V，施加在離子束電壓大于1000V， 離化電流50-200mA，直至涂層厚度達到10_500nm，結束。
2.根據權利要求1所述的可見光高透射率DLC涂層的制備方法，其特征在于所述步驟四和步驟六中，所述鍍膜真空室的溫度始終保持在200-400°C之間。
3.根據權利要求1所述的可見光高透射率DLC涂層的制備方法，其特征在于所述碳氫反應氣體為CH4或C2H2。
4.根據權利要求1所述的可見光高透射率DLC涂層的制備方法，其特征在于所述基板為光學玻璃。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種可見光高透射率DLC涂層的制備方法，該涂層用于保護工作在可見光波段的光學器件，包括離子清洗工藝和濺射鍍膜工藝，在這兩個工藝過程中，真空室的溫度始終保持在200-400℃之間。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在本發(fā)明的涂層方法采用PVD鍍膜技術，具有制備工藝簡單、原材料經濟，無污染，反應產生的尾氣無毒等優(yōu)點，而且對于波長在600-800nm的可見光的透過率好，硬度很高，抗劃傷能力強，物理化學性能穩(wěn)定。
文檔編號C23C14/06GK102330063SQ20111015679
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權日2011年6月13日
發(fā)明者樂務時, 錢濤 申請人:星弧涂層科技(蘇州工業(yè)園區(qū))有限公司