一種類金剛石涂層褪鍍工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于真空鍛膜領(lǐng)域，設(shè)及一種類金剛石涂層工業(yè)化應(yīng)用，具體地說是一種 類金剛石涂層稱鍛工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 類金剛石涂層(Diamond Like Carbon-化C)近些年來被真空鍛膜界愈發(fā)重視，它 具有超低的干摩擦系數(shù)、高硬度、耐腐蝕、高電阻率等諸多特性，制備的方法很多，包括磁控 瓣射、多弧離子鍛、PIID等多種工藝。類金剛石涂層包括含氨的和不含氨的兩種，含氨的一 般使用化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備，不含氨的一般采用物理氣相沉積技術(shù)制備。
[0003] 在工業(yè)化制備類金剛石涂層時，由于各種意外因素的存在，如前處理不當(dāng)、人員操 作不當(dāng)、設(shè)備故障等因素可能會造成類金剛石涂層掉膜W及其他質(zhì)量問題，傳統(tǒng)化學(xué)藥劑 的稱鍛對類金剛石涂層幾乎沒有效果，由此造成涂層廠巨大賠付風(fēng)險。
[0004] 類金剛石涂層的去膜方法一般有W下Ξ種：
[0005] -、采用金屬打底:化學(xué)腐蝕金屬打底層來實現(xiàn)稱鍛。金屬打底一般通過PVD來實 現(xiàn)，對于化打底的類金剛石涂層，工業(yè)上一般采用化〇H+KMn〇4的或者化細(xì)+也化方法實現(xiàn)稱 鍛。
[0006] 二、研磨膏機(jī)械拋光:對于棒類、平板類工件表面，可W采用機(jī)械研磨、拋光的方法 實現(xiàn)去膜。
[0007] Ξ、噴砂處理:對于尺寸要求和表面粗糖度要求不嚴(yán)的工件而言，噴砂處理是最為 快捷和有效的方法，噴砂壓力0.2M化左右，采用400目左右白剛玉即可。
[000引然而，W上Ξ種方法都有局限性，方法一的局限性在于PVD工藝金屬打底，對于 陽CVD制備的非金屬打底類金剛石涂層，化學(xué)腐蝕并不湊效，而且化學(xué)腐蝕很容易損傷基材 表面;方法二對于不規(guī)則的工件難W拋光處理，尤其是凹槽和深孔部位;方法Ξ對于絕大多 數(shù)精度和表面粗糖度要求嚴(yán)格的工件而言，顯然不合適。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種類金剛石涂層稱鍛工藝，在不改變工件表面粗糖度和 精度的前提下實現(xiàn)原位稱鍛，可W滿足類金剛石涂層工業(yè)化批量稱鍛的要求。
[0010] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0011] -種類金剛石涂層稱鍛工藝，該工藝包括W下步驟：
[0012] (1)超聲波清洗:將被稱鍛件置于超聲波槽中，依次經(jīng)過除油、漂洗、除蠟、漂洗工 序，去除表面的宏觀污潰；
[0013] (2)烘干:將清洗后的被稱鍛件置于烘箱中烘烤；
[0014] (3 )Ar等離子體轟擊:將被稱鍛件置于真空鍛膜設(shè)備中，利用Ar離子輝光清洗去除 表面的微觀污潰；
[0015] (4)化等離子體原位稱鍛:在Ar離子輝光清洗之后，直接向真空室充入化；
[0016] (5)超聲波二次清洗:將被稱鍛件再次置于超聲波槽中，使用溢流高純水進(jìn)行清 洗。
[0017] 步驟(1)中所述的除油工序為:在除油槽中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~5%的堿性溶液，在 溫度為50~70°C條件下，清洗2~5分鐘;所述的漂洗工序為:使用溢流高純水室溫下操作漂 洗，溢流高純水電阻率> 15MΩ .cm;所述的除蠟工序為:使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~5%的表面活性 劑溶液，在溫度為50°C條件下，清洗2~5分鐘；除蠟后漂洗工序和除油后漂洗一致，漂洗后 用高壓氣槍去除表面水潰。
[001引所述的堿性溶液為化0H溶液;所述的溢流高純水電阻率> 15M Ω . cm;所述的表面 活性劑溶液為A1 conox溶液。
[0019] 步驟(2)中所述的烘箱溫度為120°C，烘烤20分鐘。
[0020] 步驟(3)中所述的真空鍛膜設(shè)備包括真空室、脈沖偏壓電源、金屬網(wǎng)罩、被稱鍛工 件、抽氣系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)；向真空室充入Ar氣，保持2化左右，在被稱鍛件4表面施加2~4KV負(fù) 偏壓，在金屬網(wǎng)罩的作用下，產(chǎn)生高密度的Ar等離子體，開始對工件表面進(jìn)行清洗。
[0021] 步驟(4)中向真空室充入純度為99.9%的化，氣壓保持在2~4Pa，在高偏壓的作用 下利用化等離子體對被稱鍛件表面進(jìn)行燒蝕，稱鍛時間一般為0.5~3小時。
[0022] 步驟(5)中所述的溢流高純水電阻率>15ΜΩ .cm,室溫下操作。
[0023] 本發(fā)明的有益效果：
[0024] 1、不使用化學(xué)藥劑稱鍛，在不改變工件表面粗糖度和精度的前提下實現(xiàn)原位稱 鍛，可W滿足類金剛石涂層工業(yè)化批量稱鍛的要求；
[0025] 2、對于PVD和CVD制備的類金剛石涂層均可W實現(xiàn)稱鍛；
[0026] 3、稱鍛快，依據(jù)涂層種類和厚度不同，一般只需要0.5-3小時。
【附圖說明】
[0027] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[002引圖1是本發(fā)明真空鍛膜設(shè)備圖。
【具體實施方式】
[0029] -種類金剛石涂層稱鍛工藝，該工藝包括被稱鍛件超聲波清洗、烘干、Ar等離子體 轟擊、〇2等離子體原位稱鍛、超聲波二次清洗五步組成。
[0030] -、被稱鍛件超聲波清洗
[0031] 被稱鍛件超聲波清洗是將被稱鍛件置于超聲波槽中，依次經(jīng)過除油、漂洗、除蠟、 漂洗工序，去除表面的宏觀污潰。除油槽中溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)3~5%的化0郵咸性溶液，溫度50 ~7(TC，清洗時間2~5分鐘;漂洗槽的目的是為了去除工件表層殘留，使用的是溢流高純水 (電阻率>151 Ω .cm),室溫下操作；除蠟槽使用的是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~5%的表面活性劑 Alconox溶液，溫度50°C，清洗時間2~5分鐘;除蠟后漂洗工序和除油后漂洗一致。漂洗后用 高壓氣槍去除表面水潰。
[0032] 溢流高純水是在漂洗槽中帶有溢流功能的超純水，即在漂洗槽底部不斷有高純水 充入，在槽頂部設(shè)有溢流出口，保證漂洗槽水的純度。
[0033] 二、烘干
[0034] 將清洗后的被稱鍛件置于烘箱12(TC烘烤20分鐘。
[0035] S、Ar等離子體轟擊
[0036] Ar等離子體轟擊是將被稱鍛件置于真空鍛膜設(shè)備中，利用Ar離子輝光清洗去除表 面的微觀污潰。如圖1所示，類金剛石涂層稱鍛工藝真空鍛膜設(shè)備包括真空室1、脈沖偏壓電 源2、金屬網(wǎng)罩3、被稱鍛工件4、抽氣系統(tǒng)5、充氣系統(tǒng)6組成；向真空室充入Ar氣，保持2Pa左 右，在被稱鍛件4表面施加2~4KV負(fù)偏壓，在金屬網(wǎng)罩的作用下，產(chǎn)生高密度的Ar等離子體， 開始對工件表面進(jìn)行清洗，此道工序可W去除表面微觀污潰，減少稱鍛過程中產(chǎn)生打弧引 起的燒蝕弧斑。
[0037] 四、〇2等離子體原位稱鍛
[0038] 化等離子體原位稱鍛是在Ar離子輝光清洗之后，直接向真空室充入純度為99.9% 的化，氣壓保持在2~4Pa，此時，在工件表面加 W負(fù)偏壓2~3KV、在低真空條件下工件表面 會發(fā)射大量的電子，此時電子會與化分子碰撞造成其電離使其失去電子，或者形成激活態(tài) 的化分子/原子，在高偏壓的作用下被稱鍛件吸附帶正電的氧離子或者激活態(tài)的化分子/原 子，在高能等離子體氛圍下，工件表面的類金剛石涂層與氧發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，造成被稱 鍛件表面涂層的燒蝕，達(dá)到稱鍛的目的，依據(jù)不同的涂層厚度和涂層種類使用不同的稱鍛 時間，一般為0.5~3小時。對于金屬打底的類金剛石涂層，一般只會稱到金屬打底層即可。 由于工件稱鍛裝夾方式和鍛膜裝夾方式一樣，因此，稱其為"原位"稱鍛。
[0039] 五、超聲波二次清洗
[0040] 化等離子體稱鍛結(jié)束后，由于工件表面會殘留一些絮狀物，需經(jīng)過超聲波二次清 洗，將被稱鍛件置于超聲波清水槽中進(jìn)行清洗，使用的是溢流高純水(電阻率>15ΜΩ .cm)， 室溫下操作。
[0041] 本發(fā)明在不改變工件表面粗糖度和精度的前提下實現(xiàn)原位稱鍛，可W滿足類金剛 石涂層工業(yè)化批量稱鍛的要求。
[0042] 實施例
[0043] 3微米厚度Si打底的化C涂層稱鍛工藝如下：
[0044]
[0045]
[0046] W上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描 述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明或者超 越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于:該工藝包括以下步驟： (1) 超聲波清洗:將被褪鍍件置于超聲波槽中，依次經(jīng)過除油、漂洗、除蠟、漂洗工序，去 除表面的宏觀污漬； (2) 烘干:將清洗后的被褪鍍件置于烘箱中烘烤； (3) Ar等離子體轟擊:將被褪鍍件置于真空鍍膜設(shè)備中，利用Ar離子輝光清洗去除表面 的微觀污漬； (4 )02等離子體原位褪鍍:在Ar離子輝光清洗之后，直接向真空室充入02，繼續(xù)褪鍍； (5)超聲波二次清洗:將被褪鍍件再次置于超聲波槽中，使用溢流高純水進(jìn)行清洗。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于：步驟（1)中所述的 除油工序為:在除油槽中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~5 %的堿性溶液，在溫度為50~70 °C條件下，清 洗2~5分鐘；所述的漂洗工序為:使用溢流高純水室溫下操作漂洗，溢流高純水電阻率> 15M Ω . cm;所述的除蠟工序為:使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %的表面活性劑溶液，在溫度為50°C條件 下，清洗2~5分鐘;除蠟后漂洗工序和除油后漂洗一致，漂洗后用高壓氣槍去除表面水漬。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于:所述的堿性溶液為 NaOH溶液;所述的溢流高純水電阻率> 15MΩ . cm;所述的表面活性劑溶液為Alconox溶液。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于：步驟(2)中所述的 烘箱溫度為120 °C，烘烤20分鐘。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于：步驟(3)中所述的 真空鍍膜設(shè)備包括真空室、脈沖偏壓電源、金屬網(wǎng)罩、被褪鍍工件、抽氣系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)；向 真空室充入Ar氣，保持2Pa左右，在被褪鍍件4表面施加2~4KV負(fù)偏壓，在金屬網(wǎng)罩的作用 下，產(chǎn)生高密度的Ar等離子體，開始對工件表面進(jìn)行清洗。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于：步驟(4)中向真空 室充入純度為99.9%的02,氣壓保持在2~4Pa，在高偏壓的作用下利用0 2等離子體對被褪鍍 件表面進(jìn)行燒蝕，褪鍍時間一般為0.5~3小時。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種類金剛石涂層褪鍍工藝，其特征在于：步驟(5)中所述的 溢流高純水電阻率>15ΜΩ .cm，室溫下操作。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種類金剛石涂層褪鍍工藝，該工藝包括以下步驟：將被褪鍍件置于超聲波槽中，依次經(jīng)過除油、漂洗、除蠟、漂洗工序，去除表面的宏觀污漬；將清洗后的被褪鍍件置于烘箱中烘烤；將被褪鍍件置于真空鍍膜設(shè)備中，利用Ar離子輝光清洗去除表面的微觀污漬；在Ar離子輝光清洗之后，直接向真空室充入O2；將被褪鍍件再次置于超聲波槽中，使用溢流高純水進(jìn)行清洗。本發(fā)明不使用化學(xué)藥劑褪鍍，在不改變工件表面粗糙度和精度的前提下實現(xiàn)原位褪鍍，可以滿足類金剛石涂層工業(yè)化批量褪鍍的要求；褪鍍快，依據(jù)涂層種類和厚度不同，一般只需要0.5-3小時。
【IPC分類】C23G5/00
【公開號】CN105671576
【申請?zhí)枴緾N201610084380
【發(fā)明人】李燦民, 陶滿, 杭付立, 李亞軍, 張勝利, 張建坡
【申請人】合肥永信信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年2月1日