[发明专利]一种高致密度的Ta-C涂层的制备方法

权利要求书

1.一种高致密度的Ta-C涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10,清理基体：通过弧光电子流激发工作气体形成等离子体，所述等离子体对所述基体表面进行刻蚀清洗；

S20,沉积金属氮化物过渡层：通过磁控溅射在所述基体的表面镀制金属氮化物过渡层；

S30,沉积类金刚石涂层：对工作腔室抽至真空，控制所述工作腔室温度在100℃～300℃，通入碳源气体及惰性气体，所述碳源气体与所述惰性气体的流量比例为(4～6)：(10～15)，对所述基体施加100V～300V偏压，开启超声振子施加超声波，所述超声振子的超声功率为10W～50W，沉积时间为10min～100min。

2.根据权利要求1所述的一种高致密度的Ta-C涂层的制备方法，其特征在于，所述清理基体包括，将所述基体放入工作腔室内，抽真空，开启弧光放电激发等离子体，弧电流设置为60A～200A，在所述基体的表面施加200V～800V的负偏压，当所述工作腔室内的气体压力降低至小于0.2Pa～0.5Pa时，通入惰性气体和还原性气体的混合气体，所述惰性气体和所述还原性气体的比例为(1～3)：(10～15)，工作温度为200℃～500℃，工作时间为5min～20min。

3.根据权利要求2所述的一种高致密度的Ta-C涂层的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气，所述还原性气体为氢气或者一氧化碳气体。

4.根据权利要求1所述的一种高致密度的Ta-C涂层的制备方法，其特征在于，在步骤S20中，所述金属氮化物过渡层为多层复合涂层，包括一元金属氮化物涂层和二元金属氮化物涂层，所述一元金属氮化物涂层位于靠近所述基体的一侧，所述二元金属氮化物涂层的氮含量大于所述一元金属氮化物涂层的氮含量。

5.根据权利要求4所述的一种高致密度的Ta-C涂层的制备方法，其特征在于，所述通过磁控溅射在所述基体的表面镀制金属氮化物过渡层包括，

S201,对所述工作腔室抽至真空，通入氩气，开启第一金属靶材，调节所述第一金属靶材的电流为50A～200A，对所述基体施加40V～300V偏压，沉积形成金属打底层；

S202，通入氮气，以梯度式递增的方式增加至400sccm～500sccm，调节所述工作腔室的气压为1pa～10pa，沉积时间为3min～20min，稳定沉积形成所述一元金属氮化物涂层；

S203，开启第二金属靶材，调节所述第二金属靶材的电流为50A～200A，所述氮气流量调节为100sccm～500sccm，对所述基体施加100V～300V偏压，调节所述工作腔室的气压为1pa～5pa，沉积时间为3min～20min，稳定沉积形成所述二元金属氮化物涂层。

6.根据权利要求5所述的一种高致密度的Ta-C涂层的制备方法，其特征在于，所述第一金属靶材为铝靶材，所述第二金属靶材为钛靶材。

7.根据权利要求5所述的一种高致密度的Ta-C涂层的制备方法，其特征在于，所述以梯度式递增的方式增加至400sccm～500sccm包括，通入氮气流量至180sccm～200sccm，使氮原子与离化的所述第一金属靶材的靶材离子反应形成氮化物薄膜，使氮原子与所述第一金属靶材的表面金属原子反应，在所述第一金属靶材的表面生成金属氮化物；所述氮气的流量增加至310sccm～330sccm，所述氮化物薄膜形成由非晶相包裹晶体的纳米复合结构；所述氮气的流量增加至500sccm，使所述氮化物薄膜中的氮含量增加，5所一元金属氮化物涂层内的晶粒形成细小纳米晶颗粒。

8.根据权利要求1所述的一种高致密度的Ta-C涂层的制备方法，其特征在于，在步骤S30中，所述超声振子均匀分布于所述基体外侧，所述超声振子至少为6个。

9.根据权利要求1所述的一种高致密度的Ta-C涂层的制备方法，其0特征在于，所述基体为合金材质，所述金属氮化物过渡层与所述基体的金属元素相同。

10.根据权利要求1所述的一种高致密度的Ta-C涂层的制备方法，其特征在于，在步骤S30中，所述碳源气体为乙炔气体，所述惰性气体为氩气。