欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2017112055352
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 对金属材料的镀覆;用金属材料对材料的镀覆;表面化学处理;金属材料的扩散处理;真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆;金属材料腐蚀或积垢的一般抑制〔2〕
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种在不锈钢表面沉积金刚石薄膜的新方法,所述方法包含以下步骤:(1)利用磁控溅射设备在不锈钢基底表面沉积Cr过渡层,得到表面沉积Cr过渡层的不锈钢基底,沉积气压为0.5-3Pa,基底温度为250-400℃,Cr靶沉积功率为100-300W,沉积时间为5-30min;(2)再利用磁控溅射设备在步骤(1)制备的Cr过渡层表面沉积CrSiN过渡层得到有Cr/CrSiN过渡层的不锈钢基底,沉积气压为0.5-2Pa,基底温度为200-400℃,Cr靶沉积功率为100-

300W,Si靶沉积功率为5-300W,沉积时间为10-80min;(3)将步骤(2)中得到的有Cr/CrSiN过渡层的不锈钢基底进行热丝化学气相沉积,热丝化学气相沉积采用两步法,先1800-2000W沉积10-30min,接着1500-1600W沉积10-60min,即在Cr/CrSiN过渡层上制备金刚石薄膜。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)中所述不锈钢基底为3Cr13不锈钢。

3.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述不锈钢基底为进行前处理后的不锈钢基底,所述前处理为:先将不锈钢基底在丙酮中超声震荡20min,洗去不锈钢表面的杂质;再在无水乙醇中超声震荡20min,洗去残留的丙酮溶液;最后取出,干燥处理,备用。

4.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述步骤(1)的具体步骤为:在磁控溅射设备上安装Cr靶和Si靶,样品台上进行不锈钢基底的工装,进行磁控溅射工艺:①抽真空至1.0×10-3,打开氩气控制阀,调节氩气流量为5-20mL/min,打开加热装置,加热基底,使基底温度达到200-400℃;调节腔体气压至1-2Pa,进行启辉,启辉成功后,先进行Cr靶预溅射,除去靶材表面污染物;②调节工作气压至0.8Pa,打开衬底挡板,打开偏压,并调至100V,Cr层溅射时间为5-30min,Cr靶沉积功率为100-300W,进行Cr过渡层的溅射。

5.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述步骤(2)的具体步骤为:继续在步骤(1)的磁控溅射设备中,关闭衬底挡板,再打开氮气控制阀,调节氮气流量至5mL/min,调节真空室气压至3-4Pa,进行Si靶启辉,启辉成功后,调节工作气压至0.8Pa,在氮气氩气的混合气氛中进行CrSiN过渡层的溅射,溅射时间为10-80min,Cr靶功率为100-300W,Si靶功率在5-

300W;④将Cr靶、Si靶功率调节至0W,关闭氮气阀,缓慢降温至室温,得到有Cr/CrSiN过渡层的不锈钢基底。

6.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(3)中,所述步骤(2)中得到的有Cr/CrSiN过渡层的不锈钢基底在进行热丝化学气相沉积前需进行种晶预处理,所述种晶预处理为:将粒径为0.1μm的金刚石粉,以丙酮为溶剂配成浓度为15g/L的悬浊液,搅拌均匀,将悬浊液倒入干燥洁净的容器中,然后将步骤(2)得到的有Cr/CrSiN过渡层的不锈钢基底置于容器中,超声震荡10-30min,完成种晶过程,将不锈钢基底取出并放入乙醇中超声清洗直至洗净,最后取出不锈钢基底,干燥备用。

7.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述步骤(3)的具体步骤为:①钽丝的碳化处理,钽丝碳化步骤如下:1)钽丝工装,剪6根190mm长、直径为0.7mm的钽丝,把钽丝拉直,装在热丝化学气相沉积设备样品台上方,使每根钽丝之间保持相同距离且钽丝处于绷直状态;

2)将反应室抽真空,先通入氢气,流量为200mL/min,再通入碳源,流量为80mL/min;所述碳源为丙酮,将盛装丙酮的容器置于0℃的环境中,调节反应室气压在3-7KPa之间;3)开启冷却水,调节热丝功率,碳化开始,7V,12V,15V分别碳化10,10,5min;4)碳化结束后,关闭热丝电流,热丝温度降到50℃以下,关闭冷却水;

②金刚石薄膜的制备:

将步骤(2)中得到的有Cr/CrSiN过渡层的不锈钢基底种进行晶预处理后置于热丝化学气相沉积设备的样品台上1/2-3/4同心圆环区域内,抽真空至-101.3KPa,调节氢气流量为

150-200mL/min,碳源流量为80-100mL/min,调节工作气压至1.5-3.0Kpa,开冷却水,打开热丝电流,5min内把热丝功率调至1800-2000W,然后检查调整各实验参数,开偏压电流至4A,开始工作计时,1700-2000W沉积10-30min后,迅速降低热丝功率至1500-1600W,沉积时间为

20-60min后,即在Cr/CrSiN过渡层上制备金刚石薄膜。