[发明专利]一种WC硬质合金薄膜及其梯度层技术室温制备方法

权利要求书

1.一种WC硬质合金薄膜，其特征在于：所述WC硬质合金薄膜沉积在基底上，依次包括W底层、W-WC梯度层、WC顶层；所述W底层直接沉积在基底上，为缓冲层；所述W-WC梯度层沉积在W底层上，为组分渐变过渡层，所述W-WC梯度层的原子百分比由与W底层临界处的W:C＝1:0，逐渐增加C的含量，到与WC顶层临界处的W:C原子百分比为51.8:48.2，接近1:1；所述WC顶层沉积在W-WC梯度层上，为晶态WC薄膜，其X射线衍射峰为(100)峰，具有六方相结构；所述WC顶层的W:C的原子百分比为51.8:48.2。

2.根据权利要求1所述一种WC硬质合金薄膜，其特征在于：所述W底层厚度为150nm，所述W-WC梯度层厚度为200nm，所述WC顶层厚度大于300nm。

3.根据权利要求1所述一种WC硬质合金薄膜，其特征在于：所述WC硬质合金薄膜的显微硬度高于24GPa，与基底的附着力高于35N。

4.根据权利要求1所述一种WC硬质合金薄膜，其特征在于：所述基底为金属衬底。

5.根据权利要求4所述一种WC硬质合金薄膜，其特征在于：所述基底为不锈钢。

6.制备权利要求1～5任一项所述WC硬质合金薄膜的方法，采用直流磁控溅射方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将衬底在使用前由Ar等离子体轰击处理；

2)W金属为靶材；高纯Ar气为工作气体，当反应室抽至本底真空度高于1×10^–4Pa后，通入Ar气体，沉积过程中气体压强保持在1.0Pa；W薄膜在Ar等离子体气氛中生长，生长温度为室温，生长时间为12min；该过程生长的W薄膜为W底层薄膜，为缓冲层；

3)在W底层薄膜生长完成后，依然保持薄膜溅射与沉积过程，即刻通入另一路CH₄气体；调节Ar和CH₄的分压比，CH₄分压的增加速率为0.1Pa/min，在20min内使Ar:CH₄分压比值由1:0逐步增加至1:2，Ar-CH₄混合气体的压强由1.0Pa逐步增加至3.0Pa，在此20min内室温生长W-WC梯度层薄膜；

4)在W-WC梯度层薄膜生长完成后，维持W-WC梯度层薄膜生长完成时刻的溅射沉积环境，即维持Ar:CH₄分压比1:2、Ar-CH₄混合气体压强3.0Pa的工艺参数和等离子体环境，室温生长WC薄膜，生长时间不低于35min；该WC薄膜即为顶层WC薄膜。