[发明专利]用于制备DLC的镀膜设备及其应用

说明书

本发明提供一种用于制备DLC的镀膜设备及其应用，其中所述镀膜设备包括一腔体、一组输送管路、至少一抽气装置、至少一抽气管路、一供电装置以及至少一电极支架，其中所述腔体具有一腔室，其中所述电极支架被设置于所述腔室以供支撑该基材，其中所述输送管路被连通于所述腔室并用于向所述腔室内通入气体原料，其中所述抽气装置通过所述抽气管路连通于所述腔室并对所述腔室进行负压操作和控制所述腔室内的气压，其中所述供电装置电连接于所述电极支架，以供所述镀膜设备通过化学气相沉积的方式在该基材的表面制备该DLC薄膜。

技术领域

本发明涉及镀膜领域，进一步涉及一种用于制备DLC的镀膜设备及其应用。

背景技术

类金刚石薄膜(Diamond Like Carbon，DLC)是近来兴起的一种以sp³和sp²键的形式结合生成的亚稳态材料，是一种短程有序、长程无序的薄膜或膜层。它兼具了金刚石和石墨的优良特性。在力学性能方面，DLC具有较高的硬度、耐磨，与组分相关的硬度可从20GPa变化至80GPa；在光学性能方面，DLC透光性好、有增透功能；此外，DLC还具有良好的导热性和生物相容性。例如，在玻璃、陶瓷等表面镀上一层DLC薄膜，可进一步提高玻璃、陶瓷等的耐磨性和硬度。例如，将DLC沉积到塑料表面，也可以起到提高塑料表面耐磨性能和提升硬度的作用。

目前制备DLC薄膜的方法可以分为化学气相沉积(CVD)方法和物理气相沉积(PVD)方法。化学气相沉积是利用化学反应的原理，从气相物质中析出固相物质沉积于工作表面形成镀层薄膜的沉积工艺。从沉积条件看，要实现气体和基材界面的化学反应，在沉积反应过程中必须有一定的激活能。按激活方式的不同，可分为热丝化学气相沉积、激光化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积等。物理气相沉积技术是指在真空条件下，至少有一种沉积元素被雾化(原子化)的情况下，进行的气相沉积工艺，其特点是能够在各种基材上沉积膜层、膜基的界面可以得到改进、沉积速率高等。物理气相沉积DLC薄膜具体方法主要有：离子束沉积、溅射沉积、真空阴极电弧沉积以及脉冲激光沉积等。

由于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法具有沉积温度低，绕镀性好，制备的薄膜均匀致密等诸多特点而成为最常用的制备DLC薄膜的方法之一。等离子体增强化学气相沉积法又称辉光放电法，常见的等离子体增强化学气相沉积技术有：直流辉光放电法、射频辉光放电法、电子回旋共振(ECR)化学气相沉积等，近年来又出现了高沉积速率和大面积沉积的双射频-直流辉光放电(RF-DC)法、微波-射频(MW-RF)辉光放电法、电子回旋共振-射频(ECR-RF)法等。经大量研究，类金刚石薄膜在制备过程中可分为以下四个阶段：(1)原始基体团的产生过程，即气源分子通过与高能电子发生非弹性碰撞，分解成中性原子和基团；(2)二次反应过程，即中性原子和基团之间或中性原子与气源分子之间碰撞发生的化学反应过程；(3)传输过程，即中性原子或基团向基体表面的扩散过程；(4)表面反应过程，也就是中性基团与表面反应形成薄膜。

专利号为CN205803582U公开了一种沉积类金刚石薄膜装置，包括真空室、工作台和真空系统，在使用时，先采用真空系统将真空室抽至工作真空，开启加热系统，开启柱状弧源清洗装置对工作台进行清洗，清洗好后，打开矩形平面弧铬靶进行打底层，然后打开矩形平面弧石墨靶沉积类金刚石薄膜。在镀膜过程中需要提供加热环境，采用石墨靶作为靶材，离化率偏低，沉积效率慢，存在镀膜质量较差和经济成本偏高的问题。

专利号为CN101082118A公开了一种高速钢金属表面镀制类金刚石薄膜的方法，该方法包括a、将金属工件固定在电弧离子镀膜设备真空室内的工件转盘上并抽真空；b、将氩气通入真空室，并保持真空度的稳定，然后开启离子源将金属工件表面活化；c、关闭氩气，在金属工件与真空室之间加载负偏压，并开启钛电弧源使金属工件表面沉积钛过渡层；d、开启石墨电弧源，设定石墨点弧源的初始放电频率，并控制石墨电弧源每放电一定脉冲数适当提高放电频率使金属工件表面沉积碳化钛过渡层；e、关闭钛电弧源，控制石墨电弧源的放电脉冲数使金属工件表面沉积类金刚石薄膜。可以看出，该方法以石墨电弧源作为靶材，存在离化率较低、沉积效率低等缺点。