一种类富勒烯纳米结构含氢碳膜及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113278939A(43)申请公布日2021.08.20(21)申请号202110571745.3(22)申请日2021.05.25(71)申请人兰州城市学院地址730070甘肃省兰州市安宁区街坊路11号(72)发明人郑小平张星刘广桥陈奎张天云董向成(74)专利代理机构北京睿智保诚专利代理事务所(普通合伙)11732代理人王灿(51)Int.Cl.C23C14/35(2006.01)C23C14/16(2006.01)C23C14/06(2006.01)C23C14/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种类富勒烯纳米结构含氢碳膜及其制备方法(57)摘要本发明属于碳基涂层技术领域。本发明提供了一种类富勒烯纳米结构含氢碳膜的制备方法，将预处理的金属基体置于真空条件后通入氩气，在氩气气氛下进行活化处理；将活化处理的金属基体在氩气气氛下沉积过渡层，得到含过渡层的金属基体；通入混合气体，在过渡层上沉积类富勒烯纳米颗粒，得到类富勒烯纳米结构含氢碳膜；混合气体包含流量比为1：0.5～0.8：1～3的氩气、氢气和碳氢气源。本发明的类富勒烯纳米结构含氢碳膜的摩擦系数显著减小，耐磨性能和耐磨寿命显著提高，具有优异的减摩抗磨作用；含氢碳膜具有高硬度和高韧性，与金属基体之间形成很强的结合力。CN113278939ACN113278939A权利要求书1/1页1.一种类富勒烯纳米结构含氢碳膜的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：1)将预处理的金属基体置于真空条件后通入氩气，在氩气气氛下进行活化处理；2)将活化处理的金属基体在氩气气氛下沉积过渡层，得到含过渡层的金属基体；3)通入混合气体，在步骤2)的过渡层上沉积类富勒烯纳米颗粒，得到类富勒烯纳米结构含氢碳膜；步骤3)所述混合气体包含氩气、氢气和碳氢气源；所述氩气、氢气和碳氢气源的流量比为1：0.5～0.8：1～3；所述碳氢气源包括甲烷、乙烷、乙炔和乙烯中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述预处理为金属基体顺次在无水乙醇和丙酮中超声清洗，在无水乙醇中超声清洗的时间为5～15min，在丙酮中超声清洗的时间为15～30min；所述超声清洗结束后用氮气将金属基体吹干。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述真空条件的真空度为6×10‑4～12×10‑4Pa；所述金属基体为钢、不锈钢、铝、铝合金或钛。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述活化处理中，沉积气压为0.4～1Pa，脉冲电压为700～850V；所述活化处理为氩气等离子体清洗；所述活化处理的时间为30～50min。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述过渡层的元素为硅、钛或铬。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述沉积过渡层的过程中，基体施加‑150～‑300V的直流偏压，沉积气压为0.5～0.8Pa；所述沉积采用磁控溅射物理气相沉积法，以过渡层材料为靶材；所述靶材的溅射电流为2.5～4.5A。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述沉积类富勒烯纳米颗粒的过程中，基体施加‑150～‑300V的直流偏压，沉积气压为0.4～1.0Pa；所述沉积采用磁控溅射物理气相沉积法，以石墨靶为靶材；所述靶材的溅射电流为2.5～4.5A。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述过渡层的厚度为200～500nm；步骤3)所述类富勒烯纳米结构含氢碳膜的厚度为1.5～3.5μm。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)所述磁控溅射物理气相沉积的脉冲电压为500～700V，频率为20～80kHz。10.权利要求1～9所述的制备方法得到的类富勒烯纳米结构含氢碳膜。2CN113278939A说明书1/4页一种类富勒烯纳米结构含氢碳膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及碳基涂层技术领域,尤其涉及一种类富勒烯纳米结构含氢碳膜及其制备方法。背景技术[0002]统计资料表明，全世界生产能源的1/3到1/2损失在摩擦损耗上，全球约有70％的设备损坏是由于各种形式的磨损引起的。采用固体润滑技术减小装备关键运动部件的摩擦磨损是延长使用寿命、提高可靠运行、实现节能降耗的关键途径。[0003]纳米结构碳基涂层具有高硬度、超低摩擦系数和磨损率、高电阻率、优异的透光性和化学惰性以及结构和成分可调等优点，作为新一代固体超润滑材料具有良好的应用前景。然而碳基涂层的摩擦性能受结构、测试环境的影响很大。碳基涂层的内应力和结合强度是碳基涂层实际应用中决定其使用寿命和可靠性的两个重要参数。但是碳基涂层一般具有较高的内应力，降低了与