[发明专利]一种CoCrFeNi高熵合金掺杂非晶碳薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种CoCrFeNi高熵合金掺杂非晶碳薄膜，其特征在于：所述CoCrFeNi高熵合金掺杂非晶碳薄膜包括基体，自基体至薄膜表面依次包括结合于基体的打底层、结合于打底层的过渡层以及结合于过渡层的CoCrFeNi高熵合金掺杂非晶碳层；所述CoCrFeNi高熵合金掺杂非晶碳层中Co元素：Cr元素：Fe元素：Ni元素的比例为1~2:1~2:1~2:1~2。

2.根据权利要求1所述的CoCrFeNi高熵合金掺杂非晶碳薄膜，其特征在于：通过掺杂具有堆垛层错形成能力的CoCrFeNi组元，在非晶碳薄膜中引入纳米孪晶结构，所述CoCrFeNi高熵合金掺杂非晶碳薄膜的应力为0.3~0.8GPa，膜厚度为0.3~15μm，硬度为15~25GPa，结合力为35~65N，摩擦系数为0.08~0.21。

3.权利要求1或2所述的CoCrFeNi高熵合金掺杂非晶碳薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：清洗并干燥抛光基体，安装在转架的样品台上；

步骤S2：利用等离子体清洗技术对样品表面进行处理；

步骤S3：沉积单质金属打底层；

步骤S4：沉积金属碳化物、金属氮化物或金属碳氮化物过渡层；

步骤S5：沉积CoCrFeNi高熵合金掺杂非晶碳层。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述基体包括不锈钢、轴承钢、钛合金、镁合金、硬质合金、硅片、玻璃。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤S2所述等离子体清洗技术的离子源包括阳极层离子源、卡夫曼离子源、霍尔离子源、射频感应耦合离子源、电子回旋共振离子源中的任一种；离子束的离子能量为50eV～1500eV。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤S3~S5中沉积时采用的靶材蒸发/溅射电源包括磁控溅射电源、阴极电弧蒸发源、空心阴极电弧蒸发源、热丝弧蒸发源中的任一种；其中，所述磁控溅射电源包括直流磁控溅射电源、中频磁控溅射电源﹑射频磁控溅射电源、高功率脉冲磁控溅射电源中的任一种。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤S3所述单质金属打底层包括Ti、Cr、W或Zr；步骤S4所述过渡层包括TiC、CrC、TiN、CrN、TiCN或CrCN。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：CoCrFeNi高熵合金掺杂非晶碳层的溅射靶材是通过真空熔炼、等静压烧结的方法制备，其纯度高于99.9%。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：CoCrFeNi高熵合金掺杂非晶碳层中Co元素：Cr元素：Fe元素：Ni元素的比例为1~2:1~2:1~2:1~2。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤S5沉积CoCrFeNi高熵合金掺杂非晶碳层时，通入气流量为5~80sccm的CH₄或C₂H₂并电离。