[发明专利]高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料及其制备方法

权利要求书

1.高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料，其特征在于，所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料采用阳极层离子源和非平衡磁控溅射两种不同的混合气相沉积技术制得；

其中，通过阳极层离子源技术用于制备出硬度高、摩擦系数低、表面精细的超耐磨类金刚石碳基薄膜材料，所述非平衡磁控溅射技术用于调整磁控溅射的功率大小，保证调制出特定量的元素成分比例，从而方便合金元素的添加；

所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料包括以下按照百分比的原料：碳元素72-78％、硅元素12-18％、氧元素5-10％、钛元素0.5-3.5％。

2.如权利要求1所述的高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料，其特征在于：所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料包括以下按照百分比的原料：碳元素74-76％、硅元素14-16％、氧元素6-8％、钛元素0.8-3％。

3.如权利要求2所述的高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料，其特征在于：所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料包括以下按照百分比的原料：碳元素75％、硅元素15％、氧元素7％、钛元素2％。

4.如权利要求3所述的高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料，其特征在于：所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料添加有硅、氧和钛三种不同的元素，为高阶的含碳、氢、硅、氧、钛的多元薄膜复合材料(a-C:H:Si:O:Ti)，同时具有多种复合结构。

5.如权利要求4所述的高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料，其特征在于：高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料结构包括：

sp2石墨相结构；

sp3金刚石相结构，其中，sp2石墨相结构和sp3金刚石相结构为原有材料的基础结构；

掺杂了硅和氧之后形成的第二种无定形硅氧(a-Si：O)结构；

添加钛元素形成的第三种非晶态钛链(a-Ti)结构。

6.如权利要求4所述的高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料，其特征在于：所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料纳米硬度为1600HV-2000HV，摩擦系数为0.05-0.15，膜层的抗静电阻值为10⁵-10⁹ohms，表面粗糙度为Ra0.1-0.2。

7.如权利要求1-6任一所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料的高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料的制备方法，其特征在于：所述高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料的制备方法，具体包括：

步骤S10，获取多元复合薄膜材料制备用原材料，原材料处理放入镀膜腔内，对原材料进行预处理；

步骤S20，镀膜制备阶段，通过阳极层离子源和非平衡磁控溅射技术分别对原材料进行钛打底层、过渡层以及功能层镀膜作业；

步骤S30，镀膜后冷却处理，关闭所有参数设定，转架继续保持4转/分钟，冷却到120℃然后开炉，获得具有静电消散功能的碳基多元复合薄膜材料。

8.如权利要求7所述的高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料的制备方法，其特征在于：所述获取多元复合薄膜材料制备用原材料，原材料处理放入镀膜腔内，对原材料进行预处理的方法，具体包括：

步骤S101，取多元复合薄膜材料制备用原材料；

步骤S102，开启转盘，把腔体内的真空度抽到0.05Pa，其中，转盘设定转速为4转/分；

步骤S103，同时打开两块热辐射加热板，持续恒温加热后再关闭加热板，其中，热电偶温控值设定为120℃，持续恒温加热30分钟后再关闭热辐射加热板；

步骤S104，通入氩气，通入氩气设定流量250sccm，打开两列阳极层离子源，把其电压设定在1200V，在工件上加载偏压800V、脉冲频率40kHz和占空比20％，进行60分钟的离子刻蚀和清洗过程。

9.如权利要求8所述的高阶静电消散碳基多元复合薄膜材料的制备方法，其特征在于：所述镀膜制备阶段，通过阳极层离子源和非平衡磁控溅射技术分别对原材料进行钛打底层、过渡层以及功能层镀膜作业的方法，具体包括：

步骤S201，钛打底层制备，关闭阳极层离子源，打开两列钛靶的挡板，氩气流量调整到50-150sccm，设定钛靶的溅射功率为5-20kW，加载偏压到500-1200V、脉冲频率10-150kHz和占空比5-50％，持续镀钛10分钟；

步骤S202，继续进行溅射钛，氩气流量调整到50-150sccm，靶材功率5-20kW，同时通入乙炔，通入乙炔流量为100-350sccm，过渡层持续30分钟；

步骤S203，保持磁控溅射钛工作，功率调整到5-20kW，打开阳极层离子源，电压设定在500-1500V，通入乙炔流量250sccm和六甲基二硅氧烷2-10g/min，加载偏压到500-1200V、脉冲频率10-150kHz和占空比5-50％，沉积分钟为250分钟。