專利名稱：一種類(lèi)金剛石復(fù)合揚(yáng)聲器振膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沉積類(lèi)金剛石膜層的方法。特別涉及一種在揚(yáng)聲器振膜上沉積類(lèi)金剛石膜層的方法。
類(lèi)金剛石膜層(Diamond-Like Carbon films，DLC)是含有金剛石結(jié)構(gòu)的非晶碳膜，具有與金剛石相類(lèi)似的性能比重低(1.8g/cm3)、彈性模量大(楊氏模量E為3.1～6.0×1011Pa)、聲速高(18.3km/s)、導(dǎo)熱性好(熱傳導(dǎo)率為1100W/mk)，這些都是揚(yáng)聲器振膜材料追求的幾個(gè)重要指標(biāo)。因此，類(lèi)金剛石膜層是理想的高頻振膜材料。鍍類(lèi)金剛石膜層的揚(yáng)聲器振膜賦予揚(yáng)聲器高保真性能如提升了頻響上限，改善了瞬態(tài)響應(yīng)和諧波失真特性，使音域?qū)拸V，音質(zhì)圓潤(rùn)，高音清脆亮麗等等。
目前，人們可以用多種方法制備出類(lèi)金剛石膜層，如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、激光等離子體沉積、熱絲化學(xué)氣相沉積、微波等離子體化學(xué)氣相沉積、磁控濺射、電子束蒸發(fā)等等。
以上的沉積技術(shù)有的沉積速率低，有的沉積溫度高，有的沉積面積小，有的設(shè)備或工藝成本高，不都適用于在振膜材料上沉積類(lèi)金剛石膜層。中國(guó)專利93103925.8公開(kāi)了一種直流輝光放電法制備類(lèi)金剛石復(fù)合振膜的方法。一般而言，該法制備的類(lèi)金剛石膜層的質(zhì)量和性能不是特別好，如所含的類(lèi)金剛石結(jié)構(gòu)較少，表現(xiàn)在膜層硬度上較低，約Hv1000～2500；該法沒(méi)有也難以制備提高膜/基結(jié)合力的過(guò)渡層；而且每爐沉積振膜片數(shù)較少，沉積時(shí)間較長(zhǎng)(每爐約3小時(shí))，因此振膜音質(zhì)的改善和規(guī)模生產(chǎn)上都存在一定局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于在各種規(guī)格的揚(yáng)聲器金屬振膜上沉積類(lèi)金剛石膜層的方法，其類(lèi)金剛石膜層硬度達(dá)Hv3000～5000，膜基結(jié)合力達(dá)6～8，沉積速度快，改善音質(zhì)并可工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案①將被沉積的振膜經(jīng)超聲清洗后安裝在輔助工夾具內(nèi)固定，懸掛于公-自轉(zhuǎn)工件架上；②抽真空至1×10-3Pa后，設(shè)定預(yù)加熱溫度為50～300℃，通氬氣，起動(dòng)鈦靶電弧，在偏壓0～1000V，工作氣體壓力為1×100～1×10-2Pa下，進(jìn)行離子轟擊清洗1～10分鐘；③隨后通入氬氣、氫氣或二者的混合氣體，在偏壓50～300V，氣壓1×100～1×10-2Pa下，起動(dòng)鈦和石墨陰極電弧，沉積鈦、碳化鈦過(guò)渡層5～15分鐘；④再在弧流30～100A，弧壓20～40V，偏壓50～300V，在上述氣體和氣壓條件下，只引燃石墨電弧，產(chǎn)生碳等離子體，沉積含sp3金剛石結(jié)構(gòu)的類(lèi)金剛石膜層30～60分鐘。
上述振膜基材可以是鋁、鋁合金、鈦、鈦合金、鈹或表面鍍有導(dǎo)電層的非金屬材料。
上述振膜形狀可以為球冠形、圓環(huán)形、平面形或其它復(fù)雜形狀。
類(lèi)金剛石薄膜膜層厚度為0.5～1.5μm。膜層顏色為藍(lán)色、黑色或干涉彩色。
本發(fā)明制備方法的優(yōu)點(diǎn)①在于采用真空石墨陰極電弧蒸發(fā)源，以石墨為碳源，經(jīng)電弧產(chǎn)生高密度高能量的碳等離子體，合成類(lèi)金剛石膜質(zhì)量好；②固態(tài)石墨電弧蒸發(fā)源數(shù)目和擺放位置不受限制，鍍膜區(qū)間可隨意擴(kuò)大；③選用合適的過(guò)渡層(Ti/TiC/DLC)和梯度過(guò)渡方法，提高了類(lèi)金剛石膜層和揚(yáng)聲器振膜基體的結(jié)合力；④通過(guò)調(diào)控鍍膜工藝參數(shù)來(lái)限制溫升，防止沉積過(guò)程中振膜過(guò)熱退火；⑤通過(guò)采用輔助工夾具固定振膜以減少振膜變形；⑥被鍍振膜懸掛在工件架上，以公-自轉(zhuǎn)方式可實(shí)現(xiàn)Φ600mm×650mm(高)以上空間內(nèi)數(shù)百片振膜的均勻鍍膜。
本發(fā)明沉積速率高，類(lèi)金剛石薄膜性能優(yōu)異，沉積面積大而均勻，裝爐量大，成本低，易于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，適用于在鋁、鋁合金、鈦、鈦合金、鈹?shù)冉饘俨牧匣虮砻驽冇袑?dǎo)電層的非金屬材料上沉積類(lèi)金剛石膜層，可制備出性能優(yōu)量的各種形狀、規(guī)格的類(lèi)金剛石復(fù)合揚(yáng)聲器振膜。


圖1為音圈直徑為44.5mm的類(lèi)金剛石/鈦復(fù)合專業(yè)揚(yáng)聲器振膜(A)與純鈦振膜(B)專業(yè)揚(yáng)聲器的頻響特性曲線對(duì)比。
抽真空至4×10-3Pa后，通氬氣，起動(dòng)鈦電弧源，在偏壓800V，氣壓1×10-2Pa下，進(jìn)行離子轟擊清洗10分鐘。
在偏壓200V，氫氣壓1×10-2Pa下，起動(dòng)鈦和石墨陰極電弧，沉積鈦、碳化鈦過(guò)渡層10分鐘。
在氫氣壓1×10-2Pa下，引燃石墨電弧，沉積類(lèi)金剛石膜層?；×?0A，弧壓20V，偏壓200V，鍍膜時(shí)間為50分鐘，膜層厚度約0.8μm，呈黑色。經(jīng)測(cè)定類(lèi)金剛石膜層硬度達(dá)Hv3500。膜基結(jié)合力達(dá)7.2。
在上述條件下制備的音圈直徑Φ44.5mm的專業(yè)揚(yáng)聲器類(lèi)金剛石-鈦振膜，頻率響應(yīng)達(dá)18KHz以上，高頻區(qū)聲壓比純鈦振膜提升3分貝，音質(zhì)甜美圓潤(rùn)，音域?qū)拸V，尤其高音清脆亮麗。
權(quán)利要求
1.一種類(lèi)金剛石復(fù)合揚(yáng)聲器振膜的制備方法，其特征在于①將被沉積的振膜經(jīng)超聲清洗后安裝在輔助工夾具內(nèi)固定，懸掛于公-自轉(zhuǎn)工件架上；②抽真空至1×10-3Pa后，設(shè)定預(yù)加熱溫度為50～300℃，通氬氣，起動(dòng)鈦靶電弧，在偏壓0～1000V，工作氣體壓力為1×100～1×10-2Pa下，進(jìn)行離子轟擊清洗1～10分鐘；③隨后通入氬氣、氫氣或二者的混合氣體，在偏壓50～300V，氣壓1×100～1×10-2Pa下，起動(dòng)鈦和石墨陰極電弧，沉積鈦、碳化鈦過(guò)渡層5～15分鐘；④再在弧流30～100A，弧壓20～40V，偏壓50～300V，在上述氣體和氣壓條件下，只引燃石墨電弧，產(chǎn)生碳等離子體，沉積含sp3金剛石結(jié)構(gòu)的類(lèi)金剛石膜層30～60分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類(lèi)金剛石復(fù)合揚(yáng)聲器振膜的制備方法，其特征在于上述振膜基材可以是鋁、鋁合金、鈦、鈦合金、鈹?shù)冉饘俨牧匣虮砻驽冇袑?dǎo)電層的非金屬材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類(lèi)金剛石復(fù)合揚(yáng)聲器振膜的制備方法，其特征在于上述振膜形狀可以為球冠形、圓環(huán)形、平面形或其它復(fù)雜形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類(lèi)金剛石復(fù)合揚(yáng)聲器振膜的制備方法，其特征在于類(lèi)金剛石膜層厚度為0.5～1.5μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類(lèi)金剛石復(fù)合揚(yáng)聲器振膜的制備方法，其特征在于膜層顏色為藍(lán)色、黑色或干涉彩色。
全文摘要
本發(fā)明是一種類(lèi)金剛石復(fù)合揚(yáng)聲器振膜的制備方法。本發(fā)明采用真空陰極電弧源，使用石墨作陰極靶，運(yùn)用真空陰極石墨電弧產(chǎn)生的碳等離子體，在被鍍振膜上沉積類(lèi)金剛石膜層。可以批量生產(chǎn)性能優(yōu)異的各種形狀規(guī)格的類(lèi)金剛石復(fù)合揚(yáng)聲器振膜。它提高了揚(yáng)聲器的頻響特性，改善了音質(zhì)。
文檔編號(hào)H04R7/06GK1402589SQ0213449
公開(kāi)日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2002年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月2日
發(fā)明者袁鎮(zhèn)海, 林松盛, 侯惠君, 李似聰, 朱霞高 申請(qǐng)人:廣州有色金屬研究院