[发明专利]一种多层纳米复合四面体非晶碳膜制备工艺

权利要求书

1.一种多层纳米复合四面体非晶碳膜制备工艺，其特征在于：本发明共包含五个工艺步骤：基材抛光清洗、注入钉扎层的制备、金属过渡层的制备、金属氮化物过渡层的制备、非晶碳膜层的制备。并且多层纳米复合四面体非晶碳膜的膜层结构分为四层结构：注入钉扎层、金属过渡层、金属氮化物过渡层、非晶碳膜层。

2.根据权利要求1所述的一种多层纳米复合四面体非晶碳膜制备工艺，其特征在于：所述基材抛光清洗依次使用漂洗、清洗、烘干，漂洗使用金属去污液漂洗和混合油超声漂洗，第一步先使用金属去污液漂洗，第二步使用混合油超声漂洗，漂洗的时间为5-20min，清洗过程中使用的是清水进行清洗，清洗时间为5-10min，烘干的温度为70-100℃，完成上述一系列操作后静置备用。

3.根据权利要求1所述的一种多层纳米复合四面体非晶碳膜制备工艺，其特征在于：所述注入钉扎层的制备包括：注入1、Ti沉积、注入2，其中注入1：将基材钢样固定于样品台，并转动至注入靶位开始注入，注入离子源为纯度99.9％的纯Ti离子源，注入条件为：真空度：1×10-3～6×10-3Pa，注入弧压为：50～70V，高压为：5～8kV，弧流为：3～6mA，注入剂量为：1×1014～1×1015Ti/cm2；Ti沉积：转动样品至沉积靶位开始沉积，沉积弧源为纯度99％的Ti弧源，沉积条件为：真空度：1×10-3～6×10-3Pa，沉积弧流：70～130A，负偏压：-50V～-300V，占空比：50％～100％，沉积时间：3～60秒；注入2：将样品再次转动至注入靶位开始注入，注入离子源为纯度99.9％的纯Ti离子源，注入条件为：真空度1×10-3～6×10-3Pa，注入弧压：60～80V，高压：10～15kV，弧流：3～6mA，注入剂量1×1014～1×1015Ti/cm2。

4.根据权利要求1所述的一种多层纳米复合四面体非晶碳膜制备工艺，其特征在于：所述金属过渡层的制备是将工件转至离子镀工位，在注入钉扎层之上沉积Ti膜过渡层，沉积条件为：沉积弧源为纯度99％的Ti弧源，真空度：1×10-3～6×10-3Pa，沉积弧流：80～130A，负偏压：-150V～-350V，占空比50％～100％，沉积时间5～15分钟。

5.根据权利要求1所述的一种多层纳米复合四面体非晶碳膜制备工艺，其特征在于：所述金属氮化物过渡层的制备是在Ti过渡层103之上沉积TiN膜过渡层104，沉积条件为：沉积弧源为纯度99％的Ti弧源，真空度：1×10-3～6×10-3Pa，沉积弧流：70～130A，负偏压：-150V～-350V，占空比50％～100％，N2进气量10-100sccm，沉积时间5～15分钟。

6.根据权利要求1所述的一种多层纳米复合四面体非晶碳膜制备工艺，其特征在于：所述非晶碳膜层的制备是在TiN过渡层104之上沉积ta-C层105，沉积条件为：沉积弧源为纯度99％的C弧源，真空度：1×10-3～6×10-3Pa，沉积弧流：70～120A，负偏压：-100V～-300V，占空比50％～100％，沉积时间10～30分钟。

7.根据权利要求1所述的一种多层纳米复合四面体非晶碳膜制备工艺，其特征在于：对于所述注入钉扎层、金属过渡层、非晶碳膜层，注入所用的金属离子源有Ti、Zr、Cr，沉积所用的弧源有C、Ti、Zr、Cr。

8.根据权利要求1所述的一种多层纳米复合四面体非晶碳膜制备工艺，其特征在于：所述非晶碳膜层是无氢无金属掺杂的四面体非晶结构，其碳杂化建SP3含量超过80％。

9.根据权利要求1所述的一种多层纳米复合四面体非晶碳膜制备工艺，其特征在于：所述金属过渡层、金属氮化物过渡层、非晶碳膜层的总厚度为100～400m，摩擦系数0.03～0.15，膜硬度超过60GPa。