[发明专利]一种具有耐磨耐蚀类金刚石涂层的高尔夫球头及制备方法

权利要求书

1.一种具有耐磨耐蚀类金刚石涂层的高尔夫球头，包括高尔夫球头基体，其特征在于，所述高尔夫球头基体的表面形成有纳米硬度超过15GPa的类金刚石涂层，所述类金刚石涂层包括由内向外依次分布的过渡层和含氢碳基涂层，所述过渡层包括覆盖在高尔夫球头基体的表面上的金属层以及碳成梯度分布在金属层上的金属/C复合层；所述含氢碳基涂层的厚度为2.0～4.0微米，所述金属层的厚度为300～500nm，所述金属/C复合层的厚度为200～400nm，所述过渡层的总厚度为0.5～0.9微米。

2.根据权利要求1所述的具有耐磨耐蚀类金刚石涂层的高尔夫球头，其特征在于，所述含氢碳基涂层的sp³C的体积含量超过45％。

3.根据权利要求1所述的具有耐磨耐蚀类金刚石涂层的高尔夫球头，其特征在于，所述过渡层中的金属层为钛层、铬层、钨层、钛铝合金层或铬铝合金层中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的具有耐磨耐蚀类金刚石涂层的高尔夫球头，其特征在于，所述高尔夫球头基体的材质为硬度低于HRC50的软质金属材料。

5.根据权利要求4所述的具有耐磨耐蚀类金刚石涂层的高尔夫球头，其特征在于，所述高尔夫球头基体的材质为铁基合金或钛合金。

6.一种制备如权利要求1～5中任一项具有耐磨耐蚀类金刚石涂层的高尔夫球头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、预处理：将高尔夫球头基体超声清洗表面，并用无油压缩空气吹干待用；

S2、刻蚀活化：将经过步骤S1处理后的高尔夫球头基体置于真空镀膜装置的真空室中，真空室内的压强为0.05～0.15Pa，真空室内安装了2个磁控靶阴极和4个离化源电极，对高尔夫球头基体施加脉冲偏压-150V～-250V，开启离子源利用氩等离子体对高尔夫球头基体的表面进行刻蚀活化，期间维持直流弧电流为60～100A，刻蚀活化的时间为30～60min，刻蚀后的高尔夫球头基体的表面温度达到83℃～150℃；

S3、制备过渡层：往真空室通入氩气并维持压强为0.05～0.15Pa，之后开动2个磁控靶阴极，调节磁控靶阴极的功率维持在4～5千瓦并在高尔夫球头基体上沉积300～500nm厚的金属层；然后维持氩气的通入量并将磁控靶阴极的功率从4～5千瓦线性调小直至1千瓦，同时线性增加甲烷工作气体的流入量直到真空室的压力达到1.0～2.0Pa，启动2个离化源电极，线性调节离化源电极的功率自1.5千瓦到4.0～5.0千瓦进行磁控溅射，对高尔夫球头基体施加脉冲偏压-150V～-250V沉积金属/C复合层，当沉积的金属/C复合层的厚度达到200～400nm，关闭2个磁控靶阴极；

S4、制备高sp³C含量的含氢碳基涂层：维持步骤S3中的氩气的通入量和调节甲烷工作气体的流入量以保持真空室内的压力维持在1.3～2.0Pa，关闭磁控靶阴极，同时启动4个功率调节为4.0～5.0千瓦的离化源电极工作，对高尔夫球头基体施加脉冲偏压-300～-500V，沉积40～60min制备含氢碳基涂层，即制得具有耐磨耐蚀类金刚石涂层的高尔夫球头。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，离化源电极的表面覆盖有a-C:H涂层，a-C:H涂层的厚度≥1微米，a-C:H涂层的表面电阻≥1MΩ。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，离化源电极的表面在垂直电极轴线的环内形成有闭合磁场，闭合磁场在离化源电极的表面垂直电极轴线方向的磁场强度为4000～8000高斯。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，磁控靶阴极和离化源电极的材质为金属或合金。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，磁控靶阴极和离化源电极的材质选用钛、铬、钨、钛铝、铬铝或碳化钨中的任意一种。