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专利摘要

本发明涉及一种宽温域润滑碳基涂层材料，该涂层材料由氢化非晶硅中间层、硅掺杂类金刚石过渡层和硅、氮共掺杂类金刚石顶层组成，并利用空心阴极放电与等离子体浸没注入技术相结合制得。本发明还公开了其制备方法。本发明所得涂层材料同时具有热稳定性、抗氧化性和优异的润滑性能，可用于发动机活塞、材料成型、高温轴承、齿轮、减摩耐磨物件等领域。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202210739696.4
申请日期:
2022-06-28
专利申请人:
中国科学院兰州化学物理研究所
分类号:
C23C16/02;C23C16/24;C23C16/26;C23C16/503;C23C16/52
发明/设计人:
郝俊英，王新宇，鲁艳，隋旭东，张晓
权利要求: 1.一种宽温域润滑碳基涂层材料，其特征在于：该涂层材料由氢化非晶硅中间层、硅掺杂类金刚石过渡层和硅、氮共掺杂类金刚石顶层组成，并利用空心阴极放电与等离子体浸没注入技术相结合制得的弹性硬质涂层。2.如权利要求1所述的一种宽温域润滑碳基涂层材料，其特征在于：该涂层的厚度为5~20 μm。3.如权利要求1所述的一种宽温域润滑碳基涂层材料的制备方法，包括以下步骤：⑴当真空度低于0.5~0.7 Pa时，采用空心阴极等离子体浸没沉积设备，利用氢气等离子体刻蚀对金属基底表面进行10~30 min的清洁活化；其中前体气体为Ar和H2，总压强为8~10 Pa，H2的分压为80~90 %，腔体内的初始温度为20~35 ℃，在阳极上施加功率为150~200W的直流电源，在金属基底上施加500~600 V的偏压电源；刻蚀过程中腔体温度保持在80~100 ℃；⑵对清洗后的基底于25~35 ℃沉积制备氢化非晶硅中间层；其中前体气体为Ar和SiH4，总压强6~7 Pa，SiH4的分压为2~4 %，在阳极上施加功率为100~150 W的直流电源，在待镀基底上施加功率为125~500 W，占空比为60~70 %的负偏压，腔体温度为120~150 ℃，沉积速率为1.1~1.5 μm/h，沉积时间为8~20 min；⑶当腔体温度为100~150 ℃时，在氢化非晶硅中间层上沉积制备硅含量从下往上逐渐下降的硅掺杂类金刚石过渡层；其中前体气体为Ar、SiH4和C2H2，总压强为9~10 Pa，SiH4与C2H2的压强之比由1:10逐渐降低为1:30，沉积速率为6~9 μm/h，沉积时间20 min，在阳极上施加功率为120~150 W的直流电源，在基底上施加功率为300~500 W，占空比为60~70 %的负偏压；⑷在Si-DLC过渡层上沉积制备硅、氮共掺杂类金刚石顶层；其中前体气体为Ar、SiH4、N2和C2H2，总压强为9~10 Pa，SiH4的分压为2 %，N2的分压为20 %，C2H2的分压为30 %，沉积速率为10~15 μm/h，沉积时间40 min，在阳极上施加功率为120~150 W的直流电源，在基底上施加功率为300~500 W，占空比为60~70 %的负偏压。