[發明專利]成分均勻可控的高熵合金薄膜的物理氣相沉積制備方法

在審

• 申請號: 202010008107.6
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111074223A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 蒲吉斌;鄭淑璟;蔡召兵;王立平;薛群基
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/14
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

1.一種成分均勻可控的高熵合金薄膜的物理氣相沉積制備方法，其特征在于包括：

采用磁控濺射技術，以磁控濺射復合靶為靶材，以一種以上氣體為工作氣體，對基體施加負偏壓，從而在基體表面沉積得到成分均勻可控的高熵合金薄膜，所述工作氣體至少包含保護性氣體；

其中，所述磁控濺射復合靶包括在垂直方向上呈周期排列的至少一個靶周期，每一靶周期包括在垂直方向上依次層疊的多個單合金靶材。

2.根據權利要求1所述的物理氣相沉積制備方法，其特征在于，所述磁控濺射技術采用的工藝條件包括：濺射功率為1000W～3000W，基體偏壓為-30V～-70V，基體溫度為100℃～400℃，沉積時間為5h～10h，反應腔體內壓力為10^-3mbar～10^-2mbar，工作氣體流量為200sccm～400sccm；優選的，所述保護性氣體包括惰性氣體，尤其優選為氬氣。

3.根據權利要求1所述的物理氣相沉積制備方法，其特征在于：所述磁控濺射復合靶包含10～12個所述靶周期。

4.根據權利要求1所述的物理氣相沉積制備方法，其特征在于：每一靶周期包括兩個以上不同材質的單合金靶材；和/或，每一靶周期中的多個單合金靶材均為薄層狀且彼此緊密堆疊；和/或，所述單合金靶材的厚度為5mm～50mm；和/或，所述單合金靶材的純度在99.9％以上。

5.根據權利要求4所述的物理氣相沉積制備方法，其特征在于：所述單合金靶材所含元素包括金屬元素，優選為Al、Ti、V、Mo、Cr、Cu、Fe、W、Co、Ni中的任意四種或五種以上的組合。

6.根據權利要求5所述的物理氣相沉積制備方法，其特征在于：所述單合金靶材所含元素還包括非金屬元素，優選為Si、C、N中的任意一種。

7.根據權利要求1所述的物理氣相沉積制備方法，其特征在于：所述工作氣體還包括氮氣和/或烴類氣體；優選的，所述氮氣的流量為0sccm～400sccm；優選的，所述烴類氣體包括乙炔；優選的，所述烴類氣體的流量為0sccm～400sccm。

8.根據權利要求1所述的物理氣相沉積制備方法，其特征在于還包括：在進行所述磁控濺射之前，先對所述基體表面進行預處理；優選的，所述預處理包括：以砂紙或砂輪機對所述基體表面進行打磨處理，之后進行清洗，吹干；優選的，所述制備方法包括：利用輝光放電原理刻蝕清洗基體表面；

和/或，所述制備方法還包括：在進行所述磁控濺射之前，先將反應腔體抽真空至真空度低于1.0×10^–3Pa。

9.根據權利要求4所述的物理氣相沉積制備方法，其特征在于還包括：在進行所述磁控濺射之前，先對所述磁控濺射復合靶進行Ar離子轟擊；

和/或，所述基體的材質包括不銹鋼、高溫鋼或高速鋼，尤其優選為304不銹鋼或316不銹鋼。

10.根據權利要求4所述的物理氣相沉積制備方法，其特征在于：所述高熵合金薄膜呈面心立方晶體結構、體心立方晶體結構或非晶結構。