本發(fā)明涉及一種退膜方法及退膜設(shè)備，尤其是一種類金剛石薄膜物理退膜方法及退膜設(shè)備。

背景技術(shù)：

常規(guī)類金剛石（dlc）薄膜，其功能層主要以碳元素為主，并含有少量的氫元素，微觀結(jié)構(gòu)含有碳的sp2，sp3鍵，兼顧了金剛石和石墨兩種結(jié)構(gòu)，宏觀上表現(xiàn)出的性能既繼承了金剛石相對(duì)比較穩(wěn)定的化學(xué)性能，材質(zhì)堅(jiān)硬的物理性能；又包含了石墨表面具有自潤滑性的物理特性，因而在眾多有耐磨、硬度要求的零件上得到廣泛應(yīng)用。

因此，從這兩方面的角度來看，一旦工件上涂覆了dlc薄膜，是很難通過后道工序的機(jī)械打磨或者拋光的方式得到有效去除，即便能夠去除，相信也會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間和人力物力，成本上難以承受；特別是批量型產(chǎn)品出現(xiàn)品質(zhì)問題需要返工時(shí)，該弊端尤為突出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種類金剛石薄膜物理退膜方法及退膜設(shè)備。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

類金剛石薄膜物理退膜方法，至少包括反應(yīng)退膜過程，所述反應(yīng)退膜過程是在低真空環(huán)境中，使強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體在設(shè)定電源的誘發(fā)下產(chǎn)生帶電等離子體與類金剛石薄膜逐層反應(yīng)。

優(yōu)選的，所述的類金剛石薄膜物理退膜方法，其中：所述反應(yīng)退膜過程包括如下步驟：

s1，將待退膜工件放入真空腔中的導(dǎo)電盤上，并使其上的類金剛石薄膜暴露在真空腔中，抽真空至10pa以下；

s2，向真空腔內(nèi)通入強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體，并穩(wěn)定一端時(shí)間；

s3，開啟與導(dǎo)電盤連接的電源，控制產(chǎn)生的輸出電壓在200v-800v之間，占空比在30%-70%之間，從而使強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體不斷生成帶電等離子體與類金剛石薄膜反應(yīng)，并控制帶電等離子體定向移動(dòng)產(chǎn)生的電流不大于設(shè)定值。

優(yōu)選的，所述的類金剛石薄膜物理退膜方法，其中：所述強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體是氧氣、含硫類氣體或含氟類氣體。

優(yōu)選的，所述的類金剛石薄膜物理退膜方法，其中：所述電源是可輸出高電壓和高占空比的中頻電源、脈沖電源或射頻電源。

優(yōu)選的，所述的類金剛石薄膜物理退膜方法，其中：在s2步驟中，所述強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體的流量為1-200sccm。

優(yōu)選的，所述的類金剛石薄膜物理退膜方法，其中：在所述s3步驟中，控制真空腔內(nèi)的溫度不超過100℃。

優(yōu)選的，所述的類金剛石薄膜物理退膜方法，其中：在所述s3步驟中，以半小時(shí)為周期停止一次反應(yīng)退膜過程，并觀察退膜效果，停歇5-10分鐘后，再次開啟反應(yīng)退膜過程，重復(fù)上述過程至類金剛石薄膜全部或大部分去除時(shí)停止。

優(yōu)選的，所述的類金剛石薄膜物理退膜方法，其中：在s3步驟中，控制帶電等離子體定向移動(dòng)產(chǎn)生的電流不大于1a。

優(yōu)選的，所述的類金剛石薄膜物理退膜方法，其中：在所述反應(yīng)退膜過程后還包括拋光過程，所述拋光過程是將經(jīng)過反應(yīng)退膜過程的待退膜工件從真空腔中取出后，用無塵紙沾取拋光研磨料對(duì)工件表明殘留的類金剛石薄膜或裸露的過渡層或打底層進(jìn)行拋光，至待退膜工件表面恢復(fù)金屬光澤，無明顯雜質(zhì)殘留后，清洗干凈。

優(yōu)選的，所述的類金剛石薄膜物理退膜方法，其中：所述拋光研磨料為鉆石研磨膏，所述鉆石研磨膏的粒度尺寸為不大于w3.5。

用于類金剛石薄膜物理退膜的設(shè)備，包括真空腔，所述真空腔內(nèi)設(shè)置有用于放置待退膜工件且與設(shè)定電源連接的導(dǎo)電盤以及用于測量真空腔內(nèi)溫度的熱電偶，所述導(dǎo)電盤具有水冷系統(tǒng)，所述電源、熱電偶及水冷系統(tǒng)均連接所述控制裝置，所述控制裝置還連接通過管道分別與所述真空腔連接的抽真空設(shè)備、破真空設(shè)備及反應(yīng)氣體供應(yīng)設(shè)備。

優(yōu)選的，所述的用于類金剛石薄膜物理退膜的設(shè)備，其中：所述反應(yīng)氣體供應(yīng)設(shè)備通過質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行流量控制。

優(yōu)選的，所述的用于類金剛石薄膜物理退膜的設(shè)備，其中：所述控制裝置是包括觸摸屏的plc控制系統(tǒng)。

本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

本發(fā)明的退膜方法，過程簡單，運(yùn)用物理機(jī)制退膜，利用不斷生成的帶電等離子體的強(qiáng)氧化性，在電磁場的牽引下吸附在涂層表面并與類金剛石薄膜反應(yīng)退膜，整個(gè)退膜過程不需要化學(xué)藥劑，對(duì)基材不產(chǎn)生表面缺陷，粗糙度增加等問題，不影響基本尺寸，不改變材質(zhì)性能，真正做到無損傷，方便高效，成本低廉，過程可控，綠色環(huán)保等特點(diǎn)。

本發(fā)明的退膜設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，整個(gè)控制過程可編程實(shí)現(xiàn)，操作便利，能夠有效的實(shí)現(xiàn)類金剛石薄膜的退膜，真正做到方便高效，退膜過程穩(wěn)定可控。

附圖說明

圖1是本發(fā)明退膜設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的退膜狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)行圖示和解釋。這些實(shí)施例僅是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的典型范例，凡采取等同替換或者等效變換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。

本發(fā)明揭示了用于類金剛石薄膜物理退膜的設(shè)備，如附圖１所示，包括真空腔，所述真空腔上設(shè)置有觀察窗、腔門等（圖中未示出），所述真空腔內(nèi)設(shè)置有用于放置待退膜工件的導(dǎo)電盤，所述導(dǎo)電盤與設(shè)定電源連接且其具有水冷系統(tǒng)，以降低退膜產(chǎn)生的熱量所造成的高溫，對(duì)應(yīng)的，所述真空腔內(nèi)還設(shè)置有用于測量真空腔內(nèi)溫度的熱電偶，所述電源、水冷系統(tǒng)及熱電偶均連接控制裝置，并且，所述電源通過真空腔絕緣，其優(yōu)選是可輸出高電壓、高占空比的中頻電源、脈沖電源或射頻電源，所述控制裝置是包括觸摸屏的plc控制系統(tǒng)。

所述真空腔還通過管道分別與抽真空設(shè)備、破真空設(shè)備及反應(yīng)氣體供應(yīng)設(shè)備連接，所述抽真空設(shè)備、破真空設(shè)備及反應(yīng)氣體供應(yīng)設(shè)備均連接控制裝置，并且，所述破真空設(shè)備優(yōu)選為放氣閥門，所述反應(yīng)氣體供應(yīng)設(shè)備通過質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行流量控制，其中的反應(yīng)氣體是可以是氧氣、含硫類氣體或含氟類氣體等具有強(qiáng)氧化性的氣體。

整個(gè)退膜過程可通過編程實(shí)現(xiàn)，一次反應(yīng)退膜的時(shí)間、停歇時(shí)間，氣流量，電壓大小、占空比等皆可通過控制裝置進(jìn)行設(shè)置，并有實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警功能，從而真正做到方便高效，過程穩(wěn)定可控。

進(jìn)一步，本發(fā)明揭示了一種類金剛石薄膜物理退膜方法，采用上述的用于類金剛石薄膜物理退膜的設(shè)備，該退膜方法運(yùn)用于廣大涂覆有類金剛石薄膜的金屬產(chǎn)品，比如各尺寸活塞環(huán)，氣門挺桿、油針，模具等等，在此不一一舉例，其至少包括反應(yīng)退膜過程，所述反應(yīng)退膜過程是在低真空環(huán)境中，使強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體在設(shè)定電源的誘發(fā)下產(chǎn)生帶電等離子體與類金剛石薄膜逐層反應(yīng)。

具體來說，所述反應(yīng)退膜過程包括如下步驟：

s1，將待退膜工件放入真空腔中的導(dǎo)電盤上，并使其上的類金剛石薄膜暴露在真空腔中，以使類金剛石薄膜與后續(xù)生成的帶電等離子體充分接觸反應(yīng)，具體操作時(shí)，將待退膜工件的非退膜區(qū)域面向?qū)щ姳P放置，或者用鋁箔紙或金屬塊、板進(jìn)行遮擋，當(dāng)待退膜工件是球形、圓柱形等易滾動(dòng)的形狀時(shí)，需要采取固定措施防止其滾動(dòng)；工件擺放到位后，關(guān)閉真空腔，打開抽真空設(shè)備進(jìn)行抽真空。

s2，當(dāng)真空腔內(nèi)抽到10pa以下，通過質(zhì)量流量計(jì)向真空腔內(nèi)通入強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體，控制強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體的流量在1-200sccm之間，進(jìn)一步優(yōu)選在50-150sccm之間，并穩(wěn)定一端時(shí)間，所述強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體優(yōu)選是氧氣、含硫類氣體，含氟類氣體等。

s3，開啟與導(dǎo)電盤連接的電源，并控制產(chǎn)生的輸出電壓在200v-800v之間，占空比在30%-70%之間，從而使強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體不斷生成帶電等離子體與類金剛石薄膜不斷發(fā)生反應(yīng)實(shí)現(xiàn)退膜。

進(jìn)一步來說，真空腔內(nèi)通入的強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體，在電源產(chǎn)生的電磁場的震蕩激發(fā)下，單個(gè)氣體分子中的外層電子持續(xù)獲得足夠多的能量，發(fā)生能級(jí)躍遷，使得原中性氣體分子轉(zhuǎn)化為帶電荷的等離子體；電子能級(jí)躍遷的同時(shí)，還伴隨有部分能量發(fā)生輻射轉(zhuǎn)化為光能。

大量的氣體分子同時(shí)發(fā)生這樣的變化，宏觀上肉眼即可觀察到在電磁場最強(qiáng)的待退膜工件表面形成一層亮度極高的霧狀發(fā)光層，如附圖２所示，這一過程類似老式的汞蒸汽的日光燈，當(dāng)然不同的強(qiáng)氧化性氣體產(chǎn)生的顏色會(huì)有差異。

產(chǎn)生出的等離子體由于帶有電荷，使得強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體具有了能夠發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)鍵能，氧化性極強(qiáng)，在電磁場牽引下吸附在涂層表面，逐步將類金剛石薄膜中的碳元素反應(yīng)掉，在電源和強(qiáng)氧化性反應(yīng)氣體源源不斷的供給下，不斷有帶電等離子體產(chǎn)生并與類金剛石薄膜反應(yīng)掉，周而復(fù)始，保證退膜穩(wěn)定持續(xù)進(jìn)行，直到退膜完成。

經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，大量的帶電等離子體進(jìn)行定向移動(dòng)時(shí)形成了穩(wěn)定的電流，電源的顯示界面就能夠讀取到相應(yīng)數(shù)值，而帶電等離子體定向移動(dòng)產(chǎn)生的電流會(huì)對(duì)退膜效果產(chǎn)生較大影響，當(dāng)帶電等離子體定向移動(dòng)產(chǎn)生的電流控制在1a以下時(shí)能夠取得最佳的退膜效果，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5a以下，否則影響退膜效果，實(shí)際操作過程中，所述帶電等離子體定向移動(dòng)產(chǎn)生的電流的大小的控制主要通過調(diào)節(jié)氣流量，電壓，占空比控制來實(shí)現(xiàn)。

另外，由于退膜過程中不可避免會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，導(dǎo)致真空腔內(nèi)溫度過高，影響退膜，因此還需要根據(jù)真空腔內(nèi)的溫度情況，控制反應(yīng)退膜的過程，實(shí)際操作中，以半小時(shí)為周期停止一次反應(yīng)退膜過程，從而控制真空腔內(nèi)的溫度不超過100℃，在停止反應(yīng)退膜時(shí)，通過觀察窗觀察退膜效果，必要情況下，可通過放氣閥門通氣，一般通入空氣即可，精密易氧化工件可通入氮?dú)?，隨后將待退膜工件從真空腔內(nèi)取出查看退膜情況，并根據(jù)退膜效果，控制退膜的時(shí)間，停止反應(yīng)退膜并停歇5-10分鐘后，再次開啟反應(yīng)退膜過程，重復(fù)上述過程至類金剛石薄膜全部或大部分去除時(shí)停止。

經(jīng)過反應(yīng)退膜過程后，待退膜工件上可能還會(huì)剩余極薄（一般幾百納米）的薄膜過渡層或打底層或者輕微dlc殘留，這些可通過鉆磨膏輕輕拋光去除，即在所述反應(yīng)退膜過程后還包括拋光過程。

詳細(xì)來說，所述拋光過程是將經(jīng)過反應(yīng)退膜過程的待退膜工件從真空腔中取出后，用無塵紙沾取適量的拋光研磨料，所述拋光研磨料可以是常見的各種拋光研磨材料，優(yōu)選為鉆石研磨膏，所述鉆石研磨膏的粒度尺寸為不大于w3.5，對(duì)待退膜工件表面殘留的類金剛石薄膜或裸露的過渡層或打底層進(jìn)行拋光，至待退膜工件表面恢復(fù)金屬光澤，無明顯雜質(zhì)殘留后，清洗干凈。

本發(fā)明尚有多種實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。