[发明专利]一种晶态WC硬质合金薄膜及其缓冲层技术室温生长方法

摘要

本发明公开了一种缓冲层技术室温生长晶态WC硬质合金薄膜的方法，步骤包括1）采用直流磁控溅射方法，以W金属为靶材，Ar为工作气体；W薄膜在Ar等离子体气氛中室温生长，形成缓冲层W薄膜；2）在W薄膜生长结束后，维持Ar的通入和压强不变；改用射频磁控溅射方式，WC合金为靶材；通入CH₄气体，形成Ar‑CH₄混合工作气体；同时采用汞灯照射衬底，汞灯波长为185 nm和254 nm；室温生长WC薄膜。本发明利用W缓冲层技术、等离子体增强和紫外增强的三重作用，有效提高了室温生长WC薄膜的结晶质量，制得的WC薄膜为晶态薄膜，具有六方相结构；W:C的原子百分比为51.3:48.7~50.4:49.6；其显微硬度高于21GPa，与基底的附着力高于32N。

主权项

1.一种室温生长晶态WC硬质合金薄膜的方法，其特征在于包含如下步骤：1)采用直流磁控溅射方法，W金属为靶材，Ar为工作气体；衬底在使用前由Ar等离子体轰击处理；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0.94Pa；W薄膜在Ar等离子体气氛中生长，生长温度为室温；该过程生长的W薄膜为后续生长WC薄膜的缓冲层；2)在W薄膜生长结束后，维持Ar的通入和压强不变；改用射频磁控溅射方式，WC合金为靶材；通入另一路CH₄气体，形成Ar‑CH₄混合工作气体，调节混合气体中CH₄含量，以压强计，CH₄含量为6％～8％；使工作气体压强增加为1.0～1.2Pa时，开始WC薄膜的沉积；WC薄膜在Ar和CH₄的等离子体气氛中生长；同时在沉积过程中采用汞灯照射衬底，汞灯的两个发光波长为185nm、占10％，和254nm、占90％；WC薄膜在室温条件下生长；制得所述晶态WC硬质合金薄膜。