[发明专利]一种多元硬质膜及其制备工艺

权利要求书

1.一种多元硬质膜的制备工艺，其具体步骤是：

(1)选用不锈钢基片；

(2)在镀膜室内采用柱弧镀的方式对不锈钢基片表面进行轰击处理；

(3)溅射沉积第一膜层Cr层：采用Ar在中频电源的作用下离化轰击Cr靶表面，溅射沉积Cr层；

(4)溅射生成第二膜层CrN层：向镀膜室内输入Ar和N₂离化溅射气体，在中频电源的作用下，溅射Cr靶表面，生成CrN层；

(5)生成第三膜层CrSiN层：向镀膜室继续输入Ar和N₂离化溅射气体，在中频电源的作用下，溅射Cr靶的同时通过液体质量流量计通入有机硅前驱体，在中频电源的辉光作用下，有机硅单体同时进行裂解，所生产的硅元素与溅射的Cr，离化的N₂，共同作用生成CrSiN层；

(6)生成第四膜层CrSiCN层：加入C₂H₂乙炔反应气体，在中频电源的作用下，实现C₂H₂、有机硅前驱体的裂解和Cr靶的溅射，生成CrSiCN层。

2.根据权利要求1所述的多元硬质膜的制备工艺，其特征在于：

上述步骤(1)的选用不锈钢基片的具体过程是：选用不锈钢基片，先用含有石油醚脱脂棉擦除基片表面因抛光后残留的颗粒，再用乙醇去除剩余的石油醚，之后用含有5％烧碱溶液和碳酸钙粉末的脱脂棉摩擦表面，去除基片表面油污，再用去离子水冲洗基片表面的烧碱和碳酸钙粉；然后再重复上述操作一次后，用4％的稀盐酸清洗剩余的碱液，最后用去离子水冲洗干净，接下来再分别在丙酮、酒精、去离子水溶液中分别超声10分钟,最后用氮气枪吹干，置于110℃鼓风烘箱中8分钟，待冷却下来后，用铝箔包待用。

3.根据权利要求1所述的多元硬质膜的制备工艺，其特征在于：

上述步骤(2)所述的对不锈钢基片表面进行轰击处理的具体过程是：在镀膜室内先采用柱弧对基材表面进行轰击处理，柱弧放电处理条件为：真空度为2-10Pa，放电电压为1000V-5000V，常温条件下放电处理的时间为5-15分钟。

4.根据权利要求3所述的多元硬质膜的制备工艺，其特征在于：所述镀膜室内真空度5Pa，电压为3000V，常温条件下放电处理时间为10分钟。

5.根据权利要求1所述的多元硬质膜的制备工艺，其特征在于：上述步骤(3)所述的溅射沉积第一膜层Cr层中，中频电源为40kHz，所述Cr层的厚度范围为5nm至100nm。

6.根据权利要求5所述的多元硬质膜的制备工艺，其特征在于：所述第一膜层Cr层的厚度优选为10nm。

7.根据权利要求1所述的多元硬质膜的制备工艺，其特征在于：上述步骤(4)所述的溅射生成第二膜层CrN层中，Ar的含量为55sccm，N₂的含量通过气体质量流量计控制，其数值范围为5sccm至50sccm；CrN层的厚度范围为500nm至5000nm。

8.根据权利要求7所述的多元硬质膜的制备工艺，其特征在于：所述Ar的含量为55sccm，CrN层的厚度为1000nm。

9.根据权利要求1所述的多元硬质膜的制备工艺，其特征在于：

上述步骤(5)所述的生成第三膜层CrSiN层中，Si元素来自于有机硅单体在反应溅射过程中有机硅单体的裂解，有机硅单体是四甲基硅烷(TEOS)或六甲基硅烷(HMDSO)或八甲基硅烷或四氢化硅(SiH₄)中的一种或者多种有机硅前驱体，所述乙炔气体的流量范围为5sccm至50sccm，CrSiCN层的厚度范围为500nm至5000nm。

10.一种由权利要求1至9任一项所述的多元硬质膜的制备工艺所制得的多元硬质膜，其特征在于：包括不锈钢基片，以及在不锈钢基片表面的第一膜层Cr层、第二膜层CrN层、第三膜层CrSiN层以及第四膜层CrSiCN层。