[发明专利]一种碳基复合薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种碳基复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

对金属基底进行活化，得到活化的金属基底；

以金属靶、碳靶和金属碳化物靶为溅射靶材，对所述活化的金属基底进行闭合场非平衡磁控溅射，形成梯度过渡层；

以碳靶和金属碳化物靶为溅射靶材，在所述梯度过渡层的表面进行磁控沉积，形成纳米多层-纳米复合双结构，得到所述碳基复合薄膜；

当所述磁控沉积的样品转架转速为0.6～2.2rpm时，形成纳米多层结构，当所述磁控沉积的样品转架转速为6～8rpm时，形成纳米复合结构；

所述金属碳化物靶均为Cr₃C₂靶、WC靶或TiC靶；

所述闭合场非平衡磁控溅射的氩气气压为0.3～1.5Pa，偏压为-50～-70V，金属靶在500～900W下沉积5～15min，随后在15～45min内线性降为0W，碳靶的靶功率由0W线性增加至1.8～2.3kW，金属碳化物靶的靶功率由0W线性增加至300～800W，样品转架转速为3～5rpm；

所述磁控沉积的氩气气压为0.3～1.5Pa，偏压为-50～-70V，碳靶的靶功率为1.8～2.3kW，金属碳化物靶的靶功率为300～800W。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活化的过程为当闭合场非平衡磁控溅射沉积腔体真空度达到2×10^-4～5×10^-4 Pa时，通入氩气，气压控制为0.5～2.0Pa，在直流偏压-300～-500V下对所述活化的金属基底的表面用Ar⁺ 轰击清洗15～20min。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属靶为Cr靶或Ti靶。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁控沉积时样品转架转速为0.6～2.2rpm和6～8rpm的交替次数为10～100次，所述磁控沉积的时间为10～350min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属基底依次经逐级打磨、抛光至表面粗糙度Ra≤0.2μm、丙酮超声清洗、无水乙醇超声清洗和氮气吹干后再活化。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述丙酮超声清洗和无水乙醇超声清洗的时间独立地为15～20min，温度独立地为20～30℃，功率独立地为500～800W。

7.权利要求1～6任一项所述制备方法制得的碳基复合薄膜，其特征在于，包括依次交替的纳米多层结构和纳米复合结构。

8.根据权利要求7所述的碳基复合薄膜，其特征在于，所述纳米多层结构和纳米复合结构的交替周期为10～100次。