[發明專利]一種織構化類金剛石碳基薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202010052653.X
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111139430B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 何東青;尚倫霖;李文生;張廣安;成波;張辛健
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學;中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C14/04;C23C14/16;C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

1.一種織構化類金剛石碳基薄膜的原位制備方法，其特征在于，為以下步驟：

在金屬基底的表面固定金屬網柵，所述金屬網柵與金屬基底表面的間隙為50～200μm，得到表面覆蓋金屬網柵的金屬基底；

以Cr靶為濺射靶材，對所述表面覆蓋金屬網柵的金屬基底進行閉合場非平衡磁控濺射，形成Cr粘接層；

以Cr靶和C靶為濺射靶材，在所述Cr粘接層的表面制備Cr→Cr_xC_y梯度過渡層，所述x逐漸減小，y逐漸增大；

以C靶為濺射靶材，在所述Cr→Cr_xC_y梯度過渡層的表面進行磁控濺射，形成C層，得到所述織構化類金剛石碳基薄膜。

2.根據權利要求1所述的原位制備方法，其特征在于，所述表面覆蓋金屬網柵的金屬基底進行閉合場非平衡磁控濺射前還包括Ar⁺清洗，所述Ar⁺清洗的真空壓力為2×10^-4～5×10^-4Pa，偏壓為-300～-500V，轉架轉速為3～5rpm，時間為15～20min。

3.根據權利要求1所述的原位制備方法，其特征在于，所述閉合場非平衡磁控濺射的偏壓為-50～-70V，轉架轉速為3～5rpm，靶功率為500～900W，時間為10～15min。

4.根據權利要求1所述的原位制備方法，其特征在于，所述以Cr靶和C靶為濺射靶材，在所述Cr粘接層的表面制備Cr→Cr_xC_y梯度過渡層的步驟如下：在20～30min內將濺射Cr靶的功率由500～900W線性降為0W，濺射C靶的功率由0W線性升高至2.0～2.3kW。

5.根據權利要求1或4所述的原位制備方法，其特征在于，所述在Cr→Cr_xC_y梯度過渡層的表面進行磁控濺射的偏壓為-50～-70V，轉架轉速為3～5rpm，C靶的功率為2.0～2.3kW。

6.根據權利要求1所述的原位制備方法，其特征在于，所述金屬基底依次經逐級打磨、拋光至表面粗糙度Ra≤0.2μm、丙酮超聲清洗、無水乙醇超聲清洗和氮氣吹干后使用。

7.根據權利要求6所述的原位制備方法，其特征在于，所述丙酮超聲清洗和無水乙醇超聲清洗的時間獨立地為15～20min，溫度獨立地為25～30℃，功率獨立地為500～800W。

8.根據權利要求1所述的原位制備方法，其特征在于，所述金屬網柵的厚度為100～200μm。

9.根據權利要求1所述的原位制備方法，其特征在于，所述金屬網柵依次經丙酮超聲清洗、無水乙醇超聲清洗和氮氣吹干后使用。

10.權利要求1～9任一項所述制備方法制得的織構化類金剛石碳基薄膜，其特征在于，依次包括Cr粘接層、Cr→Cr_xC_y梯度過渡層以及C層，所述織構化類金剛石碳基薄膜的厚度為500～1000nm，織構坑深度為140～200nm。