[发明专利]一种非平衡磁控溅射稀土类石墨复合膜及其制备方法有效
| 申请号： | 200910304713.6 | 申请日： | 2009-07-23 |
| 公开（公告）号： | CN101613855A | 公开（公告）日： | 2009-12-30 |
| 发明（设计）人： | 王佐平;张镜斌;陈鹏波;何源;孙长涛;李海军 | 申请（专利权）人： | 中国船舶重工集团公司第十二研究所 |
| 主分类号： | C23C14/35 | 分类号： | C23C14/35;C23C14/16 |
| 代理公司： | 西安弘理专利事务所 | 代理人： | 罗 笛 |
| 地址： | 71310*** | 国省代码： | 陕西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 平衡 磁控溅射 稀土 石墨 复合 及其 制备 方法 | ||
1.一种非平衡磁控溅射稀土类石墨复合膜，其特征在于，形成在基体金
属表面，由依次复合的等离子渗金属层（2）、Cr/RE过渡层（3）、C/Cr-RE梯度层（4）及C/Cr-RE复合层（5）组成，
其中的Cr/RE过渡层（3）按照质量百分比其组成为：RE：0.1 %～1%，余量为Cr，各组分的质量百分比之和为100%；
其中的C/Cr-RE复合层（5）按照质量百分比其组成为：Cr：3%～20%，RE：0.3%～10%，余量为C，各组分的质量百分比之和为100%。
2.一种制备权利要求1所述的非平衡磁控溅射稀土类石墨复合膜的方法，其特征在于，按照以下步骤实施，
步骤1：确定稀土类石墨复合膜成分，其中，Cr/RE过渡层（3）按照质量百分比其组成为：RE：0.1 %～1%，余量为Cr，各组分的质量百分比之和为100%；C/Cr-RE复合层（5）按照质量百分比其组成为：Cr：3%～20%，RE：0.3%～10%，余量为C，各组分的质量百分比之和为100%；
步骤2：计算高纯铬靶上镶嵌的高纯稀土镶块数量，
A＝α×β×γ×S1/S
式中，
A：步骤1中确定的稀土元素RE在Cr/RE过渡层（3）中的含量；
α：稀土元素与铬靶材元素溅射系数之比；
β：稀土元素与铬靶材元素密度之比；
γ：稀土镶块中稀土元素的含量；
S1：刻蚀区稀土镶块的总面积；
S：靶材刻蚀区总面积；
把稀土元素在Cr/RE过渡层（3）中的含量A、稀土元素与高纯铬靶元素溅射系数之比α、稀土元素与铬密度之比β、稀土镶块中稀土元素的含量γ、靶材刻蚀区总面积S代入上述公式中，得到刻蚀区稀土镶块的总面积S1；
n＝S1/S2
式中，
S1：刻蚀区稀土镶块的总面积；
S2：单个稀土镶块的端面面积；
n：靶材镶嵌的稀土镶块数量；
把刻蚀区稀土镶块的总面积S1、单个稀土镶块的端面面积S2代入上述公式中，得到高纯铬靶上镶嵌的稀土镶块数量n；
计算高纯碳靶上镶嵌的高纯稀土镶块数量，
A＝α×β×γ×S1/S
式中，
A：步骤1中确定的稀土元素RE在C/Cr-RE复合层（5）中的含量；
α：稀土元素与碳靶材元素溅射系数之比；
β：稀土元素与碳靶材元素密度之比；
γ：稀土镶块中稀土元素的含量；
S1：刻蚀区稀土镶块的总面积；
S：靶材刻蚀区总面积；
把稀土元素在C/Cr-RE复合层（5）中的含量A、稀土元素与高纯碳靶元素溅射系数之比α、稀土元素与碳密度之比β、稀土镶块中稀土元素的含量γ、靶材刻蚀区总面积S代入上述公式中，得到刻蚀区稀土镶块的总面积S1；
n＝S1/S2
式中，
S1：刻蚀区稀土镶块的总面积；
S2：单个稀土镶块的端面面积；
n：靶材镶嵌的稀土镶块数量；
把刻蚀区稀土镶块的总面积S1、单个稀土镶块的端面面积S2代入上述公式中，得到高纯碳靶上镶嵌的稀土镶块数量n；
步骤3：在非平衡磁控溅射高纯铬靶和高纯碳靶上沿磁控管（7）加工一定数量和规格的镶块安装孔（8），分别制备和高纯铬靶、高纯碳靶相同材质的高纯铬镶块和高纯碳镶块，并使高纯铬镶块和高纯碳镶块的规格相同，同时制备纯度在3N以上的高纯稀土镶块；
步骤4：根据步骤2计算得到的高纯铬靶上镶嵌的稀土镶块数量，在步骤3得到的高纯铬靶上的镶块安装孔（8）内镶嵌稀土镶块，多余的镶块安装孔（8）内镶嵌步骤3得到的与高纯铬靶同材质的高纯铬镶块；根据步骤2计算得到的高纯碳靶上镶嵌的稀土镶块数量，在步骤3得到的高纯碳靶上的镶块安装孔（8）内镶嵌稀土镶块，多余的镶块安装孔（8）内镶嵌步骤3得到的与高纯碳靶同质的高纯碳镶块；
步骤5：溅射基体金属（1）表面，真空度：E-3~E-4Pa，偏压：500~1000V，工装旋转速度：2~10r/min，镀膜前用静态反冲技术通过等离子溅射注入在基体金属（1）表面得到10~50nm 等离子渗金属层（2）；
步骤6：逐渐调高Cr/RE溅射靶的溅射电流为2.0~6.0A，调节时间为5~10分钟，在步骤5得到的等离子渗金属层（2）上制备得到0.2~0.5ｕm的Cr/RE过渡层（3）；
步骤7：步骤逐渐提高C/ RE靶的溅射电流为2.0~8.0A，降低Cr/RE溅射靶的溅射电流为0.15~0.6A，调节时间为5~10分钟，在步骤6得到的Cr/RE过渡层（3）上制备得到0.2~0.5ｕm的C/Cr-RE梯度层（4）；
步骤8：控制溅射电流参数，C/RE靶的溅射电流为2.0~8.0A，Cr/RE溅射靶的溅射电流为0.15~0.6A，偏压：50~100V，保持时间：60~480分钟，在步骤7得到的C/Cr-RE梯度层（4）上制备得到1.0~3.0ｕm 的C/Cr-RE复合层（5）。
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