[发明专利]一种钛基掺硼金刚石涂层的制备方法

摘要

本发明涉及一种钛基掺硼金刚石涂层的制备方法，包括(1)Ar、C离子轰击在钛表面形成TiC，避免钛氢合金层形成；(2)在TiC上沉积过渡层SiC以利于金刚石形核；(3)形核阶段用强磁场约束H离子，在工件表面获得较高的C/H比。同时辅以Ar、C离子轰击，使SiC表面金刚石相择优形成；(4)沉积阶段降低磁场强度，减少磁场对H离子的束缚，达到降低工件表面C/H比的目的，有利于掺硼金刚石涂层生长。本发明提供的方法在掺硼金刚石形核前，通过离子轰击避免脆性相钛氢合金层形成。在形核过程中以富C离子轰击，择优生成金刚石相，从而在钛基工件表面获得结合力强、金刚石相含量高的掺硼金刚石涂层。

主权项

1.一种钛基掺硼金刚石涂层的制备方法，其涉及的装置包括：真空室(1)，钛基工件(2)，工件架(3)，阳极(4)，等离子体柱(5)，阴极(6)，电磁线圈(7)组成的掺硼金刚石沉积系统，其制备步骤包括：(1)将钛基工件(2)安装在真空室(1)中的工件架(3)上，抽真空至背底真空；(2)通入高纯Ar，调节Ar流量达到设定的真空度，在阴极(6)和阳极(4)间放电形成直流电弧伸展等离子体柱(5)，调节弧电流至设定值；(3)通入H₂和CH₄，调节H₂流量和CH₄流量达到设定真空度，在等离子体作用下形成Ar离子、C离子和H离子等；(4)给电磁线圈(7)施加磁场电流，在真空腔室中形成强磁场，在钛基工件(2)表面形成高的C/H比；(5)在钛基工件(2)上施加负偏压，使得等离子柱(5)外层的Ar离子、C离子轰击钛基工件(2)表面，形成TiC富集层，并持续设定时间；(6)关闭负偏压，通入设定的SiH₄流量，持续设定时间，在TiC富集层上形成过渡层SiC；(7)关闭SiH₄，通入设定的B₂H₆流量，调节电磁线圈(7)中的磁场电流，同时在钛基工件(2)上施加负偏压，使得Ar、C等离子不断轰击钛基工件(2)表面，择优生长金刚石相，该阶段持续设定时间；(8)关闭负偏压，减小电磁线圈(7)内的磁场电流以降低真空室(1)内的磁场强度，调整H₂，CH₄，B₂H₆流量，通过控制沉积时间，获得预期厚度的掺硼金刚石涂层。