一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法技術

本發明專利技術公開了一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法，包括下列步驟：超聲波清洗步驟：對石墨基材表面進行超聲波清洗；離子刻蝕步驟：將石墨基材放入鍍膜腔體，將所述鍍膜腔體抽真空至6.0×10?3Pa，對所述石墨基材表面進行離子刻蝕；底層鍍膜步驟：將所述鍍膜腔體抽真空至2.66×10?3Pa，對所述石墨基材進行底層鍍膜，底層鍍膜得到的底層為SiC層，AlTi層、AlTiN層、Si層或SiN層中的一種；功能層鍍膜步驟：在所述底層表面進行功能層鍍膜，得到的功能層為含氫或不含氫的類金剛石層或者金屬摻雜的類金剛石層；取料步驟：對所述鍍膜腔體泄真空，取出樣品。其技術效果是：使得類金剛石薄膜鍍于石墨基材上后，能在的600～900℃無氧環境下，對石墨基材起到保護作用。

High temperature diamond like coating method on graphite substrate

The present invention discloses a graphite substrate of high temperature resistant diamond coating method, which comprises the following steps: ultrasonic cleaning steps: ultrasonic cleaning on the graphite substrate surface; ion etching steps: the graphite substrate into a coating chamber, the vacuum coating chamber to 6 x 10 3Pa ion etching said the surface of the graphite base material; the bottom coating steps: the coating chamber vacuum to 2.66 x 10 3Pa bottom coating on the graphite substrate, bottom coating of SiC layer, AlTi layer, AlTiN layer, a Si layer or SiN layer; function layer coating steps: functional layer the coating on the surface of the underlayer, DLC layer functional layer was obtained containing hydrogen or hydrogen containing class or metal doped diamond layer; the steps of reclaiming discharge vacuum coating chamber, taking a sample . The technical effect of the utility model is that when the diamond-like carbon film is plated on the graphite substrate, the graphite substrate can be protected under the oxygen free environment of 600~900 DEG C.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術及真空鍍膜領域的一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法。
技術介紹
目前的手機等電子消費產品上，曲面屏幕已經開始大量使用，而在曲面屏幕的制作上，仍有制約其大規模使用的技術瓶頸。在制作曲面屏幕時，通常采用在高溫無氧的環境下或高溫氮氣氣氛保護的環境下，使用石墨模具壓制軟化后的玻璃材料，再對玻璃材料進行拋光處理，因為石墨材料本身的局限性，制程會出現幾大問題：第一，石墨模具壽命短：在650℃下通常只能壓制幾千片曲面屏幕。第二，成品率低：由于石墨本身質地疏松的材料，易出現粉塵，即便表面拋光處理過，在壓制過程中，隨著使用時間的延長，曲屏屏幕表面沾上的石墨顆粒物越來越多，極大加劇了拋光的難度，大幅度降低了良品率；基于這兩個問題，曲面屏幕的成本居高不下，大大影響了2.5D和3D曲面屏幕的應用和成本。為了提高曲面屏幕的硬度，導致某些曲面屏幕壓制的溫度已經被提高至850-900℃。在此溫度下，石墨模具的壽命會進一步下降。為了提高石墨模具的壽命，通常的做法是在石墨模具的表面涂覆類金剛石薄膜。這種薄膜表面必須相當平整無缺陷且耐高溫，但是目前的類金剛石薄膜還做不到。過濾陰極真空電弧沉積鍍膜工藝是將真空電弧鍍膜源產生的等離子體，借助負偏置電壓等吸引至石墨基材上，并在石墨基材表面上形成薄膜的一種方法。其中，真空電弧鍍膜源通過真空電弧放電蒸發陰極靶，由此產生含有陰極靶材料的等離子體。過濾陰極真空電弧沉積鍍膜工藝具有離化率高、離子能量高、沉積溫度低、沉積速率高、膜基結合好，沉積薄膜表面平整等一系列優點，因此，是目前沉積TAC類金剛石薄膜最有前途的方法之一。但是，在薄膜沉積過程中，陰極表面電弧斑放電劇烈，在產生高密度等離子體的同時也產生大量的宏觀大顆粒，即直徑約為幾微米至幾十微米的大顆粒。宏觀大顆粒與等離子體在石墨基材上的協同沉積，常常使薄膜表面粗糙度增加，膜基結合力下降，影響高質量薄膜的獲得，這是對曲面屏幕進行壓制的石墨模具所最忌諱的。目前，減少宏觀大顆粒協同沉積的方法為利用帶有外加勵磁線圈的磁過濾彎管，在傳輸過程中將宏觀大顆粒在一定程度上過濾掉，避免其沉積到石墨基材表面，其機理是在外加磁場作用下，宏觀大顆粒由于電荷中性，在慣性作用下直接濺射到磁過濾彎管的管壁上被過濾掉，而質量小的離子束則在磁場作用下，順利通過磁過濾彎管到達石墨基材表面，從而獲得高質量的薄膜。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法，使得類金剛石薄膜鍍于石墨基材上后，能在的600～900℃無氧環境下，對石墨基材起到保護作用。實現上述目的的一種技術方案是：一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法，包括下列步驟：超聲波清洗步驟：對石墨基材表面進行超聲波清洗；離子刻蝕步驟：將石墨基材放入鍍膜腔體，將所述鍍膜腔體抽真空至6.0×10-3Pa，對所述石墨基材表面進行離子刻蝕；底層鍍膜步驟：將所述鍍膜腔體抽真空至2.66×10-3Pa，對所述石墨基材進行底層鍍膜，底層鍍膜得到的底層為SiC層，AlTi層、AlTiN層、Si層或SiN層中的一種；功能層鍍膜步驟：在所述底層表面進行功能層鍍膜，得到的功能層為含氫或不含氫的類金剛石層或者金屬摻雜的類金剛石層；取料步驟：對所述鍍膜腔體泄真空，取出樣品。進一步的，超聲波清洗步驟中，超聲波清洗的時間為0.5～1h，超聲波的頻率為28kHz-80kHz，清洗完畢在80～100℃下烘烤所述石墨基材四小時以上，將所述石墨基材烘干。進一步的，所述底層鍍膜步驟的反應氣體是氮氣或乙炔。進一步的，所述底層鍍膜步驟采取的工藝為磁控濺射鍍膜工藝、過濾陰極電弧沉積鍍膜工藝、多弧離子鍍膜工藝或化學氣相沉積鍍膜工藝中的一種。進一步的，所述功能層鍍膜步驟采取的工藝為過濾陰極真空沉積鍍膜工藝、多弧離子鍍膜工藝或化學氣相沉積鍍膜工藝中的一種。進一步的，離子刻蝕步驟、底層鍍膜步驟和功能層鍍膜步驟在同一臺鍍膜設備內進行；該鍍膜設備包括鍍膜腔體，所述鍍膜腔體內設有轉架；圍繞所述鍍膜腔體的圓周，依次設有第二彎管連接口、第一彎管連接口、第三彎管連接口、第四彎管連接口、第六彎管連接口和第五彎管連接口，所述第三彎管連接口和所述第四彎管連接口之間相差一個用于安裝真空泵的工位；所述第一至第六彎管連接口對應通過第一至第六磁過濾彎管連接對應的真空電弧鍍膜源，所述第一至第六磁過濾彎管上均纏繞勵磁線圈；所述第一磁過濾彎管、所述第二磁過濾彎管和所述第四磁過濾彎管上勵磁線圈的電流方向不同于所述第三磁過濾彎管、所述第五磁過濾彎管和所述第六磁過濾彎管上勵磁線圈的電流方向；所述第一彎管連接口和所述第六彎管連接口的水平高度，所述第三彎管連接口和所述第四彎管連接口的水平高度，以及所述第二彎管連接口和所述第五彎管連接口的水平高度，均是不同的。采用了本專利技術的一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法的技術方案，包括下列步驟：超聲波清洗步驟：對石墨基材表面進行超聲波清洗；離子刻蝕步驟：將石墨基材放入鍍膜腔體，將所述鍍膜腔體抽真空至6.0×10-3Pa，對所述石墨基材表面進行離子刻蝕；底層鍍膜步驟：將所述鍍膜腔體抽真空至2.66×10-3Pa，對所述石墨基材進行底層鍍膜，底層鍍膜得到的底層為SiC層，AlTi層、AlTiN層、Si層或SiN層中的一種；功能層鍍膜步驟：在所述底層表面進行功能層鍍膜，得到的功能層為含氫或不含氫的類金剛石層或者金屬摻雜的類金剛石層；取料步驟：對所述鍍膜腔體泄真空，取出樣品。其技術效果是：使得類金剛石薄膜鍍于石墨基材上后，能在的600～900℃無氧環境下，對石墨基材起到保護作用。附圖說明圖1為本專利技術的一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法制得的類金剛石薄膜的結構示意圖。圖2為本專利技術的一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法流程圖。圖3為本專利技術的一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法使用的鍍膜設備的結構示意圖。圖4為本專利技術的一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法使用的鍍膜設備中磁過濾彎管的結構示意圖。具體實施方式請參閱圖1，本專利技術的專利技術人為了能更好地對本專利技術的技術方案進行理解，下面通過具體地實施例，并結合附圖進行詳細地說明：通過本專利技術的一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法制得的類金剛石薄膜包括涂覆在石墨基材401表面的底層402以及涂覆在底層表面的功能層403。底層402的作用是為了實現功能層403在石墨基材401表面的附著，加強功能層403在高溫下的穩定性。其中底層402可以為SiC層，AlTi層、AlTiN層、Si層或SiN層中的一種，采用的鍍膜工藝為磁控濺射工藝，或者多弧離子鍍工藝，或者真空氣相沉積鍍膜工藝。底層402的厚度在5.0μm以內。功能層403為類金剛石碳膜，可采用的鍍膜工藝包括物理氣相沉積鍍膜工藝、化學氣相沉積鍍膜工藝，制作的可以是含氫或不含氫的類金剛石層或者金屬摻雜的類金剛石層。功能層403的厚度在5.0um以內。本專利技術的一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法，包括下列步驟：超聲波清洗步驟：使用無水乙醇對石墨基材進行超聲波清洗，以去除石墨基材表面顆粒灰塵等臟物；超聲波清洗的時間為0.5～1h，超聲波的頻率為28kHz-80kHz。再在80～100℃下烘烤石墨基材，將石墨基材完全烤干，烘干的時間為約四小時以上。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法，包括下列步驟：超聲波清洗步驟：對石墨基材表面進行超聲波清洗；離子刻蝕步驟：將石墨基材放入鍍膜腔體，將所述鍍膜腔體抽真空至6.0×10?3Pa，對所述石墨基材表面進行離子刻蝕；底層鍍膜步驟：將所述鍍膜腔體抽真空至2.66×10?3Pa，對所述石墨基材進行底層鍍膜，底層鍍膜得到的底層為SiC層，AlTi層、AlTiN層、Si層或SiN層中的一種；功能層鍍膜步驟：在所述底層表面進行功能層鍍膜，得到的功能層為含氫或不含氫的類金剛石層或者金屬摻雜的類金剛石層；取料步驟：對所述鍍膜腔體泄真空，取出樣品。

【技術特征摘要】
1.一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法，包括下列步驟：超聲波清洗步驟：對石墨基材表面進行超聲波清洗；離子刻蝕步驟：將石墨基材放入鍍膜腔體，將所述鍍膜腔體抽真空至6.0×10-3Pa，對所述石墨基材表面進行離子刻蝕；底層鍍膜步驟：將所述鍍膜腔體抽真空至2.66×10-3Pa，對所述石墨基材進行底層鍍膜，底層鍍膜得到的底層為SiC層，AlTi層、AlTiN層、Si層或SiN層中的一種；功能層鍍膜步驟：在所述底層表面進行功能層鍍膜，得到的功能層為含氫或不含氫的類金剛石層或者金屬摻雜的類金剛石層；取料步驟：對所述鍍膜腔體泄真空，取出樣品。2.根據權利要求1所述的一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法，其特征在于：超聲波清洗步驟中，超聲波清洗的時間為0.5～1h，超聲波的頻率為28kHz-80kHz，清洗完畢在80～100℃下烘烤所述石墨基材四小時以上，將所述石墨基材烘干。3.根據權利要求1所述的一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法，其特征在于：所述底層鍍膜步驟的反應氣體是氮氣或乙炔。4.根據權利要求1所述的一種石墨基材上的耐高溫類金剛石涂層方法，其特征在于：所述底層鍍膜步驟采取的工藝為磁控濺射鍍膜工藝、過濾陰極電弧沉積鍍膜工藝、多弧離子鍍膜...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史旭，
申請(專利權)人：納峰真空鍍膜上海有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31