專利名稱：類鉆碳薄膜去除和再披覆方法及制成品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種類鉆碳薄膜去除和再披覆方法及制成品。本發(fā)明的類鉆碳薄膜去除方法是將一經(jīng)表面披覆類鉆碳薄膜處理后的構(gòu)件，浸泡于氯化氫水溶液中，可將構(gòu)件表面的類鉆碳薄膜完全去除，在不傷及構(gòu)件表面的情況下，能有效將類鉆碳薄膜去除，提高產(chǎn)業(yè)界的應(yīng)用價值及降低生產(chǎn)過程中所導(dǎo)致的損失。
背景技術(shù)：
利用表面處理技術(shù)披覆功能性薄膜以進行材料表面改質(zhì)，已廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、光電產(chǎn)業(yè)、模具產(chǎn)業(yè)、機械加工業(yè)、工具機業(yè)、運動休閑產(chǎn)品、營建和廚浴業(yè)。
自然界中最硬的鉆石，也能藉由鍍膜技術(shù)披覆在對象表面，形成鉆石膜或類鉆碳薄膜。類鉆碳薄膜由于具備碳的sp3鍵結(jié)與sp2鍵結(jié)，因而包含了許多特性如高硬度、低摩擦、高化學(xué)鈍性、高熱傳等。類鉆碳膜多樣化的性質(zhì)使其能應(yīng)用于不同領(lǐng)域。其中，類鉆碳薄膜因具有高硬度、低導(dǎo)電性、低摩擦系數(shù)、低化學(xué)親和力等性質(zhì)，由于這些優(yōu)越特性的組合，使得類鉆碳薄膜披覆技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。
類鉆碳薄膜的組織為非結(jié)晶(non-crystalline)組織，同時具有sp2和sp3鍵結(jié)的碳膜。其又可分為含氫類鉆碳薄膜(a-cH)與不含氫類鉆碳薄膜(a-c)。含氫類鉆碳薄膜一般采用碳?xì)錃怏w裂解方式來合成，如等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法(PECVD)、熱燈絲化學(xué)氣相沉積法(Hot-Filament CVD)或激光沉積法(Laser Ablasion)；而不含氫類鉆碳薄膜則采用磁控濺射法(Magnetron Sputtering)、電子束蒸發(fā)法(Electron Beam Evaporation)或陰極電弧等離子體蒸鍍法(Cathodic Arc Evaporation)等。
如中國臺灣專利TW420723，該發(fā)明是有關(guān)一種形成無氫類鉆碳膜的方法，其中厚度約為1到100毫微(10-9)米的類鉆碳膜沉積在一塊樣本基板或場效發(fā)射器數(shù)組上，之后與含有氟氣的蝕刻等離子體曝接；其中在后一步驟里，鍍層內(nèi)含有的氫被與氟起的化學(xué)蝕刻反應(yīng)所去除；其中藉以形成無氫類鉆碳膜的步驟可重復(fù)進行，藉而獲得預(yù)定的類鉆碳膜厚度。
如中國臺灣專利TW448243，該發(fā)明是有關(guān)一種制備類鉆碳膜與鋼材間高附著力的中間層的方法，尤其是指利用以含有機硅氧烷化合物蒸鍍中間層以提高類鉆碳膜披覆于鋼材上的附著力的方法。該中間層所含有的硅氧官能團可以加強類鉆碳膜與鋼材基板間的粘著力。而且借著氣相的硅氧烷化物和甲烷比例的逐漸改變，可形成一漸進的中間層，進一步加強類鉆碳膜與鋼材間的附著力。該發(fā)明的漸進層的工藝為低溫工藝，其可與最外層的類鉆碳膜的低溫工藝相匹配，與工業(yè)高溫工藝比較，該發(fā)明具有一定競爭力。
如中國臺灣專利TW495553，該發(fā)明是采用陰極電弧蒸鍍方式沉積類鉆碳膜的制備方法，這種方法是利用CAE金屬離子的高離子能量激發(fā)真空室中碳?xì)錃怏w的裂解反應(yīng)而沉積高硬度、高潤滑性的類鉆碳膜，該發(fā)明所制備的類鉆碳膜由于內(nèi)含金屬成分而具有良好的韌性，另外沉積類鉆碳膜之前可藉同一金屬弧源以CAE工藝先行沉積一層或多層的金屬、金屬氮化物或金屬碳化物介層以強化類鉆碳膜的附著性，再通入碳?xì)錃怏w與金屬弧源等離子體產(chǎn)生碳?xì)錃怏w的裂解反應(yīng)而沉積類鉆碳膜。
如中國臺灣專利TW585933，該發(fā)明揭示了一種沉積低應(yīng)力和高附著性類鉆碳膜的方法。首先自離子源引出氮離子束轟擊基材表面，以去除基材表面污染物并在基材表面形成含氮官能團，隨即再導(dǎo)入碳?xì)錃怏w于氮離子束行進路徑上，來沉積高附著性含氮類鉆碳膜。該發(fā)明方法特別適用于光學(xué)塑料基材沉積類鉆碳膜，作為硬化保護膜。
由上述現(xiàn)有技術(shù)可知，目前僅有類鉆碳薄膜的制備方法的發(fā)明，尚無有關(guān)類鉆碳薄膜去除方法及類鉆碳薄膜制成品的報道。
目前制備類鉆碳薄膜的過程中，常遭遇附著性不佳而導(dǎo)致構(gòu)件表面的點或面的局部剝落，并產(chǎn)生不良品的構(gòu)件，其原因包括類鉆碳薄膜本身的高內(nèi)應(yīng)力、前處理清洗工藝缺失或真空腔體內(nèi)粉塵等因素。
由于類鉆碳薄膜具有高硬度、低摩擦系數(shù)與低化學(xué)親和力等，使不良品構(gòu)件表面上的類鉆碳薄膜需經(jīng)由干、濕噴沙法才能將其自構(gòu)件表面上去除。藉噴沙法去除類鉆碳薄膜的同時也對構(gòu)件表面產(chǎn)生破壞性的損傷，其對于具有高精密度、低表面粗糙度與具有銳角的構(gòu)件將無法適用，而易導(dǎo)致商譽的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種類鉆碳薄膜去除和再披覆方法及制成品，在不傷及構(gòu)件的情況下，有效地完成表面處理的工作。至目前為止，除了本發(fā)明外，國內(nèi)尚無相關(guān)的發(fā)明出現(xiàn)。
為達成上述的目的與功效，本發(fā)明的類鉆碳薄膜去除方法，是將經(jīng)表面披覆處理一層類鉆碳薄膜的構(gòu)件，在室溫下，浸泡于化學(xué)溶液中，經(jīng)過一段時間，可將構(gòu)件表面的類鉆碳薄膜完全去除。此化學(xué)溶液可蝕刻構(gòu)件表面的類鉆碳薄膜。
具體地說，本發(fā)明提供了一種類鉆碳薄膜去除方法，其步驟為準(zhǔn)備溶液該溶液為化學(xué)溶液；置入構(gòu)件將欲去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件置入化學(xué)溶液中；薄膜去除待構(gòu)件的類鉆碳薄膜去除后取出該構(gòu)件。
其中，所述化學(xué)溶液可為氯化氫水溶液，其濃度為1％-37％，優(yōu)選為12％-18％。該化學(xué)溶液溫度可為0℃-100℃，例如室溫。
另外，也可選用催化劑以控制反應(yīng)的速度。該催化劑可為硝酸，優(yōu)選濃度為1-70％，經(jīng)發(fā)明人實驗測試發(fā)現(xiàn)，在化學(xué)溶液中加入硝酸可以有效增加類鉆碳薄膜去除的退膜速率。
本發(fā)明同時還提供了一種類鉆碳薄膜去除后再重新披覆的方法，其步驟為準(zhǔn)備溶液該溶液為化學(xué)溶液；置入構(gòu)件將欲去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件置入化學(xué)溶液中；薄膜去除待構(gòu)件的類鉆碳薄膜去除后取出該構(gòu)件；構(gòu)件拋光將已去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件表面予以拋光處理；再披覆薄膜將已拋光的構(gòu)件，再予以披覆類鉆碳薄膜。
另一方面，本發(fā)明還提供了一種類鉆碳薄膜制成品，是將已去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件表面，經(jīng)拋光后再披覆類鉆碳薄膜。其中，所述類鉆碳薄膜的去除，是將欲去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件置入化學(xué)溶液中所去除的。
本發(fā)明的類鉆碳薄膜去除方法及類鉆碳薄膜制成品具有以下的優(yōu)點(1)退膜時間短、成本低，具有產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價值。
(2)原構(gòu)件尺寸精度不變。
(3)去除類鉆碳薄膜后的構(gòu)件，經(jīng)拋光后再披覆類鉆碳薄膜，光澤度佳。
本發(fā)明的類鉆碳薄膜去除方法與目前表面處理業(yè)界所采用的噴沙法，比較后可明顯發(fā)現(xiàn)，利用本發(fā)明的方法去除類鉆碳薄膜后的構(gòu)件表面具有較低的表面粗糙度(請參閱圖3所示)與光澤度(請參閱圖4所示)。


圖1為本發(fā)明類鉆碳薄膜去除方法的去除步驟示意圖。
圖2為本發(fā)明類鉆碳薄膜去除后再重新披覆方法的步驟示意圖。
圖3顯示利用本發(fā)明的方法去除披覆的類鉆碳薄膜的構(gòu)件表面粗糙度。
圖4顯示利用本發(fā)明的方法去除披覆的類鉆碳薄膜的構(gòu)件表面光澤度。
圖5為構(gòu)件表面利用本發(fā)明的方法去除披覆的類鉆碳薄膜前后示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的類鉆碳薄膜去除和再披覆方法，是以化學(xué)溶液浸泡構(gòu)件后，去除構(gòu)件表面的類鉆碳薄膜；去除類鉆碳薄膜后的構(gòu)件，經(jīng)拋光后可再披覆類鉆碳薄膜，在本發(fā)明中選取容易取得的氯化氫水溶液作為實施用的化學(xué)溶液。
請參閱圖1所示，本發(fā)明的類鉆碳薄膜去除方法，其去除步驟包括a.準(zhǔn)備溶液該化學(xué)溶液為濃度1％-37％的氯化氫水溶液。
b.置入構(gòu)件將欲去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件置入氯化氫水溶液。
c.薄膜去除視構(gòu)件的膜厚于適當(dāng)時間后取出完全去薄膜的構(gòu)件。
藉由上述方法，可在不傷及構(gòu)件表面的情況下，去除構(gòu)件表面的類鉆碳薄膜。
請參閱圖2所示，本發(fā)明的類鉆碳薄膜去除后再重新披覆薄膜的方法包括下列步驟a.準(zhǔn)備溶液該化學(xué)溶液為濃度1％-37％的氯化氫水溶液。
b.置入構(gòu)件將欲去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件置入氯化氫水溶液。
c.薄膜去除視構(gòu)件的膜厚于適當(dāng)時間后取出完全去除薄膜的構(gòu)件。
d.構(gòu)件拋光將已去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件表面予以拋光處理。
e.再披覆薄膜將已拋光的構(gòu)件視需要再予以披覆類鉆碳薄膜。
這樣可將已適當(dāng)去除原先的類鉆碳薄膜的構(gòu)件再拋光、再予以披覆一層類鉆碳薄膜而成為新品。該去除類鉆碳薄膜后的新構(gòu)件表面具有較低的表面粗糙度而具有良好的光澤度，能有效提高新構(gòu)件的品質(zhì)。
以下為本發(fā)明的一具體實施例，其實施條件及相關(guān)資料與數(shù)據(jù)如下(1)構(gòu)件基材SUS304不銹鋼。
(2)基材測試面積3厘米(cm)×2厘米(cm)。
(3)薄膜類型類鉆碳薄膜。
(4)薄膜厚度2微米(μm)。
(5)化學(xué)溶液濃度15％的氯化氫水溶液。
(6)水溶液容積500毫升(ml)。
(7)水溶液溫度0℃-100℃。
(8)容器可耐強酸。
實施方式將表面披覆類鉆碳薄膜的構(gòu)件，浸泡于500毫升(ml)的濃度1％-37％的氯化氫水溶液。
試驗結(jié)果經(jīng)過1分鐘至4小時浸泡處理，構(gòu)件表面的披覆類鉆碳薄膜已完全去除(請參閱圖5所示)。溶液溫度會影響退膜速率，如在相同濃度下，例如15％，退膜速率于25℃時約0.5微米(μm)/小時(hr)，100℃時約0.5微米(μm)/分鐘(min)。其在室溫下(約25℃)最優(yōu)選的濃度范圍為12-18％。在這個溫度及濃度配合下浸泡退膜，直到退除完畢均不會傷害到構(gòu)件表面。
除上述步驟外，本發(fā)明也可配合適當(dāng)?shù)拇呋瘎┮钥刂品磻?yīng)的速度。該催化劑可為硝酸(HNO3)，經(jīng)發(fā)明人實驗測試發(fā)現(xiàn)，在化學(xué)溶液中再加入硝酸(HNO3)可以有效增加類鉆碳薄膜去除的退膜速率；其相關(guān)數(shù)據(jù)整理如下

從表中可以看出1.由退膜速率進行比較，證實加入硝酸(HNO3)確實可促進反應(yīng)。
2.本發(fā)明中，加入硝酸濃度可在1-70％，都有效果。
本發(fā)明的類鉆碳薄膜去除和再披覆方法及制成品的優(yōu)點很多，例如所使用的氯化氫水溶液容易取得，經(jīng)加以調(diào)配至適當(dāng)濃度。氯化氫水溶液可以在室溫下操作，也可不需要再經(jīng)過加熱或其它的復(fù)雜程序，避免許多潛伏的安全問題。
此外，欲去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件，也不需要擔(dān)心會影響原來的尺寸精度，非常適合復(fù)雜造型的構(gòu)件。可以省略準(zhǔn)備其它加工程序的成本，例如研磨、銑削等，便可直接進行去除構(gòu)件表面的類鉆碳薄膜。因未使用機械加工法去除構(gòu)件表面的類鉆碳薄膜，也不會有殘留應(yīng)力產(chǎn)生。殘留應(yīng)力容易使成品發(fā)生翹曲變形現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的精度及強度要求，且對于后續(xù)的接著、涂裝等加工都將造成不良影響。對于透明光學(xué)應(yīng)用產(chǎn)品，也會因殘留應(yīng)力造成光散射，影響到產(chǎn)品的光學(xué)特性。
另外，欲去除已鍍膜的膜厚，可以依需求調(diào)配退膜速率比，對時間就是成本的產(chǎn)業(yè)界而言，是非常經(jīng)濟且實用的方法。去除構(gòu)件表面的類鉆碳薄膜再予以拋光，接著再重新披覆一層類鉆碳薄膜成為新品。該去除類鉆碳薄膜后的新構(gòu)件表面具有較低的表面粗糙度，而具有良好的光澤度，能有效提高新構(gòu)件外觀的品質(zhì)。
上述本發(fā)明類鉆碳薄膜去除和再披覆方法及制成品的使用及實施例，為本發(fā)明的優(yōu)選實施例之一，并非用以局限本發(fā)明的特征，凡利用本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)手段、創(chuàng)設(shè)原理的再創(chuàng)作，均應(yīng)屬于本發(fā)明的創(chuàng)設(shè)目的及保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種類鉆碳薄膜去除方法，其步驟為準(zhǔn)備溶液該溶液為化學(xué)溶液；置入構(gòu)件將欲去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件置入化學(xué)溶液中；薄膜去除待構(gòu)件的類鉆碳薄膜去除后取出該構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類鉆碳薄膜去除方法，其中，所述化學(xué)溶液為氯化氫水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的類鉆碳薄膜去除方法，其中，所述氯化氫水溶液的濃度為1％-37％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類鉆碳薄膜去除方法，其中，所述薄膜去除步驟中的退膜速率比25℃時0.5微米/小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類鉆碳薄膜去除方法，其中，所述薄膜去除步驟中的退膜速率比100℃時0.5微米/分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類鉆碳薄膜去除方法，其中，所述化學(xué)溶液中加入催化劑以控制反應(yīng)的速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的類鉆碳薄膜去除方法，其中，所述催化劑為硝酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的類鉆碳薄膜去除方法，其中，所述催化劑為濃度1-70％的硝酸。
9.一種類鉆碳薄膜去除后再重新披覆的方法，其步驟為準(zhǔn)備溶液該溶液為化學(xué)溶液；置入構(gòu)件將欲去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件置入化學(xué)溶液中；薄膜去除待構(gòu)件的類鉆碳薄膜去除后取出該構(gòu)件；構(gòu)件拋光將已去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件表面予以拋光處理；再披覆薄膜將已拋光的構(gòu)件，再予以披覆類鉆碳薄膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的類鉆碳薄膜去除后再重新披覆的方法，其中，所述化學(xué)溶液為氯化氫水溶液。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的類鉆碳薄膜去除后再重新披覆的方法，其中，所述氯化氫水溶液濃度為1％-37％。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的類鉆碳薄膜去除后再重新披覆的方法，其中，所述薄膜去除步驟中的退膜速率比25℃時0.5微米/小時。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的類鉆碳薄膜去除后再重新披覆的方法，其中，所述薄膜去除步驟中的退膜速率比100℃時0.5微米/分鐘。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的類鉆碳薄膜去除后再重新披覆的方法，其中，所述化學(xué)溶液加入催化劑以控制反應(yīng)的速度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的類鉆碳薄膜去除后再重新披覆的方法，其中，所述催化劑為硝酸。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的類鉆碳薄膜去除后再重新披覆的方法，其中，所述催化劑為濃度1-70％的硝酸。
17.一種類鉆碳薄膜制成品，是將已去除類鉆碳薄膜的構(gòu)件表面，經(jīng)拋光后再披覆類鉆碳薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種類鉆碳薄膜去除和再披覆方法，是將一經(jīng)表面披覆類鉆碳薄膜處理后的構(gòu)件，浸泡于氯化氫水溶液中，可去除構(gòu)件表面的類鉆碳薄膜。此外，可有效改善傳統(tǒng)常發(fā)生附著性不佳而導(dǎo)致構(gòu)件表面的點或面的局部剝落的情況。本發(fā)明同時涉及類鉆碳薄膜制成品。
文檔編號C23C16/26GK1782130SQ20041009558
公開日2006年6月7日 申請日期2004年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月2日
發(fā)明者張奇龍, 汪大永, 李淑滿 申請人:明道管理學(xué)院