[发明专利]一种以Cr/CrAlN为过渡层在不锈钢表面制备金刚石薄膜的方法

权利要求书

1.一种以Cr/CrAlN为过渡层在不锈钢表面制备金刚石薄膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：不锈钢样品前处理：将不锈钢样品进行砂纸打磨，用丙酮和无水乙醇超声处理，烘干备用；

S2：不锈钢表面沉积Cr/CrAlN过渡层：将S1处理后的不锈钢样品装入磁控溅射设备样品台上，将Cr、Al靶材安装在靶座上，调整Cr、Al靶材与基片的距离为68-71mm，关闭真空室，抽真空气压至1×10^-3 Pa，打开加热装置，通入Ar气，调节腔体气压至1-2 Pa进行启辉，启辉成功后调节气压至0.7-0.8 Pa工作气压，进行Cr膜沉积 ，Cr膜沉积结束后，关闭样品挡板阀，通入N₂，调节腔体气压至1-2Pa，进行Al靶启辉，启辉成功后调节气压至电离规0.8-1Pa，沉积CrAlN薄膜，Ar气流量为18-23sccm，N₂气流量为4.8-5.2sccm，Al靶的功率为30–200 W，基底温度为295-305℃，沉积时间20-120min，沉积完成后，关闭电源、氩气、放气后，取出得到的含Cr/CrAlN为过渡层的不锈钢样品，N含量为Cr与Al、N总量的31-40 at.%，Al含量为Cr与Al、N总量的3.6 at.%-24.3 at.%，CrAlN层厚度为0.7-3µm；

S3：在不锈钢表面制备金刚石薄膜：（1）将S2步骤中得到的含Cr/CrAlN过渡层的不锈钢样品放入含金刚石粉末、氧化铝和丙酮的悬浮溶液内超声震荡，丙酮悬浮液中，丙酮的体积与金刚石、氧化铝的质量比为20:0.19-0.25: 0.19-0.25，体积单位为 ml，质量单位为g，取出吹干备用；

（2）将吹干的含Cr/CrAlN过渡层的不锈钢样品放入HFCVD炉中，抽真空并通入氢气和碳源，打开电源，利用热丝HFCVD进行金刚石薄膜沉积，先以功率1795-1805 W，气压1.5-1.8kPa下沉积36-38min，然后调节工作气压至3.5-4.2 kPa，在其他工艺参数不变的条件下继续生长40–90 min，沉积完成后，关闭电源、冷却，打开真空室，取出得到产品。

2.根据权利要求1所述一种以Cr/CrAlN为过渡层在不锈钢表面制备金刚石薄膜的方法，其特征在于：沉积Cr层的工艺参数为：Ar气流量为19-22sccm，Cr靶功率为98-102W，基底温度为295-305℃，沉积时间为10–40min，Cr膜厚度为0.2-0.8µm。

3.根据权利要求2所述一种以Cr/CrAlN为过渡层在不锈钢表面制备金刚石薄膜的方法，其特征在于：沉积Cr层的工艺参数为：Ar气流量为20sccm，Cr靶功率为100W，基底温度为300℃。

4.根据权利要求1所述一种以Cr/CrAlN为过渡层在不锈钢表面制备金刚石薄膜的方法，其特征在于：沉积CrAlN薄膜过程中 Ar气流量为20sccm，N₂气流量为5.0sccm，基底温度为300℃。

5.根据权利要求1所述一种以Cr/CrAlN为过渡层在不锈钢表面制备金刚石薄膜的方法，其特征在于：丙酮的体积与金刚石、氧化铝的质量比为20：0.2：0.2，金刚石的平均粒径250nm，氧化铝的平均粒径63 µm。

6.根据权利要求1所述一种以Cr/CrAlN为过渡层在不锈钢表面制备金刚石薄膜的方法，其特征在于：碳源为丙酮，以氢气为载气采用鼓泡法引入，步骤（2）中的氢气分为两路引入，一路纯氢气气体直接通入CVD炉，另一路作为载气经丙酮溶液将丙酮一起通入CVD炉，纯氢气与氢气载气的流量比为180-220：80。

7.根据权利要求6所述一种以Cr/CrAlN为过渡层在不锈钢表面制备金刚石薄膜的方法，其特征在于：所述纯氢气与氢气载气的流量比为200：80。

8.根据权利要求1所述一种以Cr/CrAlN为过渡层在不锈钢表面制备金刚石薄膜的方法，其特征在于：金刚石薄膜沉积的过程的功率为1800W，气压为1.6kPa，沉积时间为37min。