【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及硬質薄膜涂層，特別涉及一種黑色摻雜類金剛石涂層及其制備方法。
技術介紹
1、類金剛石涂層（diamond-like?carbon?or?dlc）是混合了sp2和sp3雜化共價鍵碳基薄膜涂層的統稱，其類金剛石碳膜是亞穩態碳基體的獨特材料，其表現出其具有金剛石的許多重要技術性能，如高硬度、高化學穩定性、電化學和耐磨性、高電阻率和高導熱性。通過摻雜不同元素可以調節類金剛石的硬度、摩擦系數、導電性、對光的折射系數等，黑色摻雜類金剛石涂層除了能滿足除了能滿足上述物理特性的要求外，其形成的黑色涂層還具有非常好的裝飾性作用，因此非常受到人們的歡迎，在刀具、模具、汽車、一般工業、航空航天、醫療、油氣、半導體等領域都得到了非常廣泛的應用。
2、現有的黑色摻雜類金剛石涂層至少三層，如de3639469描述一種裝飾性黑色硬質材料涂層，這種硬質材料涂層同時具有很高的耐磨性，這種硬質材料涂層包括一由元素周期表iva或va中的一種元素構成的第一層、一含有構成第一層之元素的氮化物的第二層、一含有此種元素之碳化物的第三層、以及一由硬質碳層通構成的保護層所構成，其中在保護層內埋有此種元素的碳化物結晶小粒。專利ep2959032描述了一種裝飾性深黑色涂層，基于類金剛石涂層，采用磁控濺射和等離子體輔助化學氣相沉積結合制備，其也包括金屬結合力層、金屬碳化物層和類金剛石層三層結構。us20200224318公布了一種兩層結構黑色鉆石涂層，但是它的第一層分為結合力層及金屬碳化物或氮化物層，第二層為dlc層或其他的混合涂層，實際上也是三層結構，類似
3、這種黑色摻雜類金剛石涂層存在如下缺陷：1）為多層涂層結構，至少三層，增大涂層間結合力失效風險，涂層容易脫落；2）由于為多層結構，混合技術對涂層設備有較高要求，設備成本較高；3）形成的黑色涂層外觀質量差、黑度不夠、光澤度差，不能對產品起到更好的裝飾作用；4）現有工藝多采用化學氣相沉積或等離子體輔助化學氣相沉積方式進行制備，對基材的要求高。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足提供一種涂層結構少、外觀質量好的黑色摻雜類金剛石涂層以及這種黑色摻雜類金剛石涂層的制備方法。
2、一種黑色摻雜類金剛石涂層結構，包括基材，其特征在于，所述基材上依次沉積有金屬涂層和金屬碳化物涂層，所述金屬碳化物涂層的涂層顏色為l*介于28至35，a*介于-2到2，b*介于-2到2。
3、優選的，所述金屬碳化物涂層的涂層顏色為l*介于30至32，a*介于-1到1，b*介于-1到1。
4、優選的，所述金屬涂層為鈦、鋯、鋁、釩、鉻、鉬、鎢、鈷、鎳、鈮、釕、銠、鉭、銥、鈀、鉑、銅金或銀中的一種或幾種混合，所述金屬碳化物涂層為鈦碳化物、鋯碳化物、鋁碳化物、釩碳化物、鉻碳化物、鉬碳化物、鎢碳化物、鈷碳化物、鎳碳化物、鈮碳化物、釕碳化物、銠碳化物、鉭碳化物、銥碳化物、鈀碳化物、鉑碳化物、銅碳化物、金碳化物或銀碳化物中的一種或幾種混合。
5、優選的，所述金屬涂層的厚度為0.01微米至20微米。
6、優選的，所述金屬涂層的厚度為0.01微米至5微米。
7、優選的，所述金屬碳化物涂層的厚度為0.01微米至30微米。
8、優選的，所述金屬碳化物的厚度為0.01微米至10微米。
9、本專利技術還公開了一種黑色摻雜類金剛石涂層結構的制備方法，該制備方法磁控濺射方法進行涂層沉積，具體其包括如下步驟：1）抽真空，將基材放置在真空沉積設備內，對真空沉積設備進行抽真空處理，使真空沉積設備內真空度等于或小于1~5x10-3pa；2）等離子體加熱，通入惰性氣體，流速控制在100至200sccm，打開真空沉積設備離子源對基材進行等離子體加熱，電流密度100至200a，時間為20至120分鐘；3）等離子體刻蝕，采用等離子體刻蝕工藝對基材進行清潔，h2氣體流速100到200sccm，惰性氣體氣體流速100到200sccm，等離子體電流控制在100至200a，施加偏壓100至200伏，時間10到100分鐘；4）金屬涂層沉積，通入惰性氣體ar流速100到200sccm，打開金屬靶，濺射功率為5到15kw，偏壓100至200伏，時間為5到20分鐘；5）金屬碳化物涂層沉積，持續通入惰性氣體，流速50到200sccm，打開碳化金屬靶材，同時通入乙炔，起始流速100到150sccm，濺射功率為4到5kw，偏壓起始在250至400伏，時間為20到50分鐘；接著保持ar氣體流速不變，乙炔流速逐漸提升為250到300sccm，濺射功率降低至2kw，偏壓降低至25到50伏，繼續進行沉積，時間60至90分鐘；6）涂層結束，通入氦氣進行冷卻，將產品冷卻至規定溫度后從設備中取出。
10、優選的，步驟1）中基材表面可以經過干噴砂、濕噴砂、玻璃珠噴砂、機械拋光、電化學拋光、陽極氧化等各種表面處理的一種或幾種混合。
11、上述技術方案具有如下有益效果：該黑色摻雜類金剛石涂層結構采用磁控濺射方法進行涂層沉積涂層設備結構簡單，成本低，磁控濺射工藝溫度較低，可以處理任意外形的基材；而且為黑色摻雜類金剛石涂層結構兩層結構，涂層之間的結合力強，涂層硬度可達5-25?gpa，涂層不易脫落；在涂層沉積過程中采用特殊工藝，能有效增加涂層表面的黑度和光澤度，在保證涂層強度的前提下使涂層更加的美觀，使產品具有更好的裝飾效果。
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1.一種黑色摻雜類金剛石涂層結構，包括基材，其特征在于，所述基材上依次沉積有金屬涂層和金屬碳化物涂層，所述金屬碳化物涂層的涂層顏色為L*介于28至35，a*介于-2到2，b*介于-2到2。
2.根據權利要求1所述的黑色摻雜類金剛石涂層結構，其特征在于，所述金屬碳化物涂層的涂層顏色為L*介于30至32，a*介于-1到1，b*介于-1到1。
3.根據權利要求1所述的黑色摻雜類金剛石涂層結構，其特征在于，所述金屬涂層為鈦、鋯、鋁、釩、鉻、鉬、鎢、鈷、鎳、鈮、釕、銠、鉭、銥、鈀、鉑、銅金或銀中的一種或幾種混合，所述金屬碳化物涂層為鈦碳化物、鋯碳化物、鋁碳化物、釩碳化物、鉻碳化物、鉬碳化物、鎢碳化物、鈷碳化物、鎳碳化物、鈮碳化物、釕碳化物、銠碳化物、鉭碳化物、銥碳化物、鈀碳化物、鉑碳化物、銅碳化物、金碳化物或銀碳化物中的一種或幾種混合。
4.根據權利要求1所述的黑色摻雜類金剛石涂層結構，其特征在于，所述金屬涂層的厚度為0.01微米至20微米。
5.根據權利要求4所述的黑色摻雜類金剛石涂層結構，其特征在于，所述金屬涂層的厚度為0.01微米至5微
6.根據權利要求1所述的黑色摻雜類金剛石涂層結構，其特征在于，所述金屬碳化物涂層的厚度為0.01微米至30微米。
7.根據權利要求6所述的黑色摻雜類金剛石涂層結構，其特征在于，所述金屬碳化物涂層的厚度為0.01微米至10微米。
8.一種黑色摻雜類金剛石涂層結構的制備方法，其特征在于，該制備方法磁控濺射方法進行涂層沉積，具體其包括如下步驟：
9.根據權利要求8所述的黑色摻雜類金剛石涂層結構的制備方法，其特征在于，步驟1）中基材表面可以經過干噴砂、濕噴砂、玻璃珠噴砂、機械拋光、電化學拋光、陽極氧化等各種表面處理的一種或幾種混合。
...【技術特征摘要】
1.一種黑色摻雜類金剛石涂層結構，包括基材，其特征在于，所述基材上依次沉積有金屬涂層和金屬碳化物涂層，所述金屬碳化物涂層的涂層顏色為l*介于28至35，a*介于-2到2，b*介于-2到2。
2.根據權利要求1所述的黑色摻雜類金剛石涂層結構，其特征在于，所述金屬碳化物涂層的涂層顏色為l*介于30至32，a*介于-1到1，b*介于-1到1。
3.根據權利要求1所述的黑色摻雜類金剛石涂層結構，其特征在于，所述金屬涂層為鈦、鋯、鋁、釩、鉻、鉬、鎢、鈷、鎳、鈮、釕、銠、鉭、銥、鈀、鉑、銅金或銀中的一種或幾種混合，所述金屬碳化物涂層為鈦碳化物、鋯碳化物、鋁碳化物、釩碳化物、鉻碳化物、鉬碳化物、鎢碳化物、鈷碳化物、鎳碳化物、鈮碳化物、釕碳化物、銠碳化物、鉭碳化物、銥碳化物、鈀碳化物、鉑碳化物、銅碳化物、金碳化物或銀碳化物中的一種或幾種混合。
4.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：霍彥，
申請(專利權)人：戴林科技蘇州有限公司，
類型：發明
國別省市：
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