[发明专利]一种超硬碳基薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种超硬碳基薄膜的制备方法，其特征在于，包括：

在离子辅助和偏压作用下对基材和工件架进行清洗；

在闭合磁场条件下在所述基材的表面沉积一层过渡Cr层；

基于电弧离子镀技术在高偏压下作用下在所述过渡Cr层的表面形成过渡Cr-C结合层；

通过偏压调控在所述过渡Cr-C结合层的表面形成具有硬度梯度的过渡C层；其中，具体为电弧C靶电流设置为50～70A，Ar流量设置为30～50sccm，闭合磁场电磁线圈电流设置为2～5A，调控基材负偏压5～15min从20～30V升至40～60V，负偏压60V保持5～10min；

通过闭合磁场提高电弧C离子碰撞几率和限制C离子外溢，提高基材周围C离子能量阈值，从而提升C基薄膜中SP³键含量，以制备得到所述超硬碳基薄膜。

2.根据权利要求1所述的超硬碳基薄膜的制备方法，其特征在于，清洗所述基材具体包括：

负偏压设置为150～250V，在离子辅助和偏压作用下对所述工件架及所述基材进行离子清洗30～50min。

3.根据权利要求1所述的超硬碳基薄膜的制备方法，其特征在于，制备所述过渡Cr层具体包括：

负偏压设置为50～70V，Ar流量设置为100～150sccm，磁控Cr靶功率设置为3～5kW或电弧Cr靶50～70A，闭合磁场电磁线圈电流2～5A，镀Cr层10～15min。

4.根据权利要求1所述的超硬碳基薄膜的制备方法，其特征在于，制备所述过渡Cr-C结合层具体包括：

Ar流量设置为30～50sccm，电弧C靶电流设置为50～70A，闭合磁场电磁线圈电流设置为2～5A，在高负偏压800～1000V作用下，Cr层表面C注入时间2～5min。

5.根据权利要求1所述的超硬碳基薄膜的制备方法，其特征在于，制备所述超硬碳基薄膜具体包括：

基材负偏压保持60～100V，电弧C靶电流50～70A，Ar流量30～50sccm，闭合磁场电磁线圈电流2～5A，镀C膜时间20～60min。

6.根据权利要求1所述的超硬碳基薄膜的制备方法，其特征在于：

所述基材为单晶硅片、不锈钢、硬质合钢或高速钢。

7.一种超硬碳基薄膜，其特征在于：

所述超硬碳基薄膜通过权利要求1至6中任一项所述的超硬碳基薄膜的制备方法制备得到。

8.根据权利要求7所述的超硬碳基薄膜，其特征在于：

所述超硬碳基薄膜的硬度超过50GPa。