[发明专利]用包含四面体碳层和较软外层的多层结构涂覆的基底

权利要求书

1.至少部分涂覆有多层结构的金属基底，所述多层结构包括沉积于所述基 底上的中间层和沉积于所述中间层上的无定形碳层，所述无定形碳层具有低于 200GPa的杨氏模量，其特征在于：所述中间层包括杨氏模量高于200GPa的四面 体碳层，且所述无定形碳层包括类金刚石纳米复合(DLN)层，所述类金刚石纳 米复合(DLN)层包括C、H、Si和O的无定形结构，所述四面体碳层具有大于 1μm的厚度，所述四面体碳层为氢化四面体碳层，且所述四面体碳层的氢浓度 低于20at％。

2.根据权利要求1的基底，其中所述多层结构包括多个周期，每一周期包 括包含至少一层杨氏模量高于200GPa的四面体碳层的中间层和杨氏模量低于 200GPa的无定形碳层，其中所述周期的数目在2和100之间。

3.根据权利要求1或2的基底，其中所述四面体碳层的杨氏模量在200 和800GPa之间。

4.根据权利要求1或2的基底，其中所述四面体碳层具有高于20GPa的 硬度。

5.根据权利要求1或2的基底，其中所述四面体碳层具有高于30％的sp³键合碳分数。

6.根据权利要求1或2的基底，其中用至少一种金属掺杂所述四面体碳层， 所述金属选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Co、Ir、Ni、 Pd和Pt。

7.根据权利要求1或2的基底，其中所述无定形碳层选自无定形氢化碳 (a-C:H)和另外包含Si和O的无定形氢化碳a-C:H。

8.根据权利要求7的基底，其中另外包含Si和O的无定形氢化碳层包含 两个互穿网络：通过氢稳定的类金刚石碳网络中主要为sp³键合碳的第一网络以 及通过氧稳定的硅的第二网络。

9.根据权利要求1或2的基底，其中用至少一种金属掺杂所述无定形碳层。

10.根据权利要求1或2的基底，其中所述多层结构包括在所述中间层沉 积之前沉积于所述基底上的附着促进层。

11.根据权利要求10的基底，其中所述附着促进层包括至少一层，所述层 包含至少一种选自硅和周期表IVB族元素、VB族元素、VIB族元素中的元素。

12.根据权利要求10的基底，其中所述附着促进层包含至少一层金属层， 所述金属层包含至少一种选自周期表IVB族元素、VB族元素、VIB族元素中的 元素。

13.根据权利要求10的基底，其中所述附着促进层包含至少一层选自硅、 周期表IVB族元素、VB族元素以及VIB族元素中的至少一种元素的碳化物、 氮化物、碳氮化物、碳氧化物、氧氮化物、氧碳氮化物的层。

14.根据权利要求10的基底，其中所述附着促进层包含至少一层选自周期 表IVB族元素、VB族元素以及VIB族元素的金属的金属层与至少一层选自硅、 周期表IVB族元素、VB族元素以及VIB族元素中的至少一种元素的碳化物、 氮化物、碳氮化物、碳氧化物、氧氮化物、氧碳氮化物的层之间的组合。

15.根据权利要求1或2的基底，其中所述多层结构进一步包括顶层，所 述顶层沉积于所述无定形碳层上。

16.降低涂覆有四面体碳涂层的金属基底的相对物体上的磨损的方法，所 述方法包括步骤：

-提供涂覆有四面体碳涂层的金属基底；

-在所述四面体碳涂层顶部施用无定形碳层，所述无定形碳层具有低于 200GPa的杨氏模量且包括类金刚石纳米复合(DLN)层，所述类金刚石纳米复合 (DLN)层包括C、H、Si和O的无定形结构，且所述无定形碳层的硬度低于所 述四面体碳涂层的硬度，其中，所述四面体碳层具有大于1μm的厚度，所述四 面体碳层为氢化四面体碳层，且所述四面体碳层的氢浓度低于20at％。

17.根据权利要求16的方法，其中所述无定形碳层的硬度从等于或接近四 面体碳层硬度的硬度逐渐变化到低于四面体碳层的硬度。