摘要

采用過濾陰極真空電弧離子鍍膜技術(shù)在不同基材上沉積無氫非晶金剛石膜,并對(duì)鍍膜試樣進(jìn)行納米壓入硬度,彈性模量,膜/基結(jié)合力,摩擦系數(shù),耐磨性,耐蝕性,耐候性,透光性和生物相容性試驗(yàn)贯涎。結(jié)果表明,這種無氫非晶金剛石膜的硬度HV高達(dá)74.8~84.0GPa,楊氏彈性模量E高達(dá)750.8~829.7GPa,摩擦系數(shù)μ為0.092~0.105,并有良好的膜/基結(jié)合力,高耐磨性,高耐蝕性,良好的耐候性,高的透光率和優(yōu)良的生物相容性听哭。文中還系統(tǒng)介紹了非晶金剛石膜的應(yīng)用領(lǐng)域和某些應(yīng)用案例。

一塘雳、前言

30多年前,Aisenberg和Chabot用高能離子束在室溫下沉積成功類金剛石碳膜,此后,在世界上便興起了類金剛石膜的研究和應(yīng)用開發(fā)熱潮陆盘。類金剛石膜通常為非晶態(tài)或含有部分納米晶,是金剛石結(jié)構(gòu)(SP³)和石墨結(jié)構(gòu)(SP²)的混合物,其硬度,彈性模量等性能主要取決于膜中的SP³結(jié)構(gòu)的含量。當(dāng)SP³≥20%,硬度HV≥2000時(shí),稱為類金剛石碳膜(DLC)败明；當(dāng)SP³≥70%,硬度HV≥7000時(shí),稱為非晶金剛石膜,因?qū)儆谒拿骟w金剛石結(jié)構(gòu),又稱為四面體非晶金剛石碳膜(ta-c)丰搞。

無氫的類金剛石碳膜沉積技術(shù)主要有直接離子束沉積、電弧放電沉積讼狗、磁控濺射沉積稚铡、離子輔助沉積、激光蒸發(fā)沉積硝闸、質(zhì)量選擇離子束沉積和過濾陰極真空電弧沉積等技術(shù)嚣僚。過濾陰極真空電弧離子鍍膜技術(shù)(FCVA)代表最新一代鍍膜技術(shù)。

過濾陰極真空電弧離子鍍膜機(jī)具有以下特點(diǎn):配備有高效的電磁過濾系統(tǒng),可將石墨固體離子源產(chǎn)生的等離子體中的宏觀碳粒子哗搏、離子團(tuán)(Cn^m+ )過濾干凈,保證進(jìn)入真空室沉積的離子為一價(jià)碳離子(C⁺ ),使得鍍膜達(dá)到原子級(jí)光潔度,實(shí)現(xiàn)針孔率極低的納米級(jí)鍍膜甫沉；配備有氣體離子源清洗系統(tǒng),能有效清除工件表面吸附的氣體和污染物,活化表面,并產(chǎn)生較多的表面空穴,從而可有效提高膜/基結(jié)合力；配備有離子掃描裝置,能方便地實(shí)現(xiàn)大面積鍍膜酒危；真空電弧系統(tǒng)遠(yuǎn)離鍍膜室,使工藝溫度低于80℃似靖；各種本征物理沉積參量可控制,有利于對(duì)非晶金剛石膜生長過程的深入研究和精細(xì)調(diào)節(jié)鍍膜的性能。本文的非晶金剛石膜就是用這種設(shè)備制備的败旋。

本文著重介紹在非晶金剛石膜與其應(yīng)用密切相關(guān)的一些性能特性方面的研究成果,并介紹非晶金剛石膜的生產(chǎn)應(yīng)用效果及應(yīng)用前景录切。

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