The invention discloses a method for preparing elastic hard lubricating nano composite film material. This method is deposited by magnetron sputtering and plasma processing technology combination, preparation of material elastic hard nano composite film lubrication at low temperature, this kind of thin film on nitride (such as titanium nitride (TiN), chromium nitride (CrN), zirconium nitride (ZrN) etc.) porous structure for the skeleton, filled with soft material in graphite the nano pores, which constitute the hard / soft phase nano composite film, the surface is smooth, firm combination with substrate material, with high hardness, high toughness and good lubricating behavior. Therefore, this kind of porous film is suitable for flexible electronic materials, flat panel display, micro electro mechanical system, polymer protection, glass flake, textile, antifriction and wear resistant objects.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于薄膜材料制备
,尤其涉及一种在低温下制备高弹性、高硬度和润滑的纳米复合薄膜材料的方法。
技术介绍
硬质纳米复合薄膜体现了新一代的薄膜的发展趋势。通常,合成硬质纳米复合薄膜的主要目的是增强其硬度。当此类薄膜的硬度超过40GPa时,其被称为超硬纳米复合薄膜。但是,在现代的许多应用中,增加硬度已经不是硬质纳米复合薄膜的唯一考量因素。有时,硬质薄膜的韧性远比极其高的硬度(>40GPa)更重要。因此,在当前,发展同时具有高硬度、高韧性和可弯曲的纳米复合薄膜(即弹性硬质纳米复合薄膜)已经吸引了大量研究人员的注意。弹性硬质纳米复合薄膜在高新
具有巨大的潜在应用,如柔性电子材料、平板显示器、微电子机械系统(MEMS)、在柔性基底(聚合物薄片、玻璃薄片、纺织物等)上功能薄膜的形成等。近年来,弹性硬质纳米复合薄膜主要有以下几个系统:Al-Cu-O纳米复合薄膜;Zr-Al-O纳米复合薄膜;Al-O-N纳米复合薄膜;Si-Zr-O纳米复合薄膜;Ti-Ni-N纳米复合薄膜;Al-Cu-N纳米复合薄膜;(Ti-Al-V)Nx纳米复合薄膜。所有的这些纳米复合薄膜都具有高硬度和高韧性,且可弯曲而无裂缝的特性。但是,从此类纳米复合薄膜的成分可知,其只具有耐磨损的性质,而无润滑行为。这样会导致弹性硬质纳米复合薄膜在使用过程中将其对偶材料(特别是软物质)造成严重的磨损,同时易于发出较大的噪音。因此,发展一种同时具有高硬度、高韧性、可弯曲且具有润滑性的纳米复合薄膜成为研究人员追求的目标。
技术实现思路
本专利技术的主要 ...
【技术保护点】
一种弹性硬质润滑纳米复合薄膜材料的制备方法,其特征在于该方法的具体步骤如下:1)采用磁控溅射设备沉积制备纳米多孔氮化物骨架,其中,靶材为纯金属靶,溅射气体为N2和Ar,总压强为0.4~4.0 Pa,N2分压为总压强的5~40%,沉积离子入射角度与基底成0~90°,靶材与基底的距离为5~20 cm,沉积时间为5~60 min,初始腔室温度为15~45 ℃,施加于所述靶材上的直流电源的功率为400~1600 W,施加于所述基底上的负偏压和占空比分别为0~‑400 V和40~90%,沉积结束时腔室温度在100 ℃以下,沉积制得具有纳米多孔结构的氮化物薄膜;2)对纳米多孔氮化物骨架使用刻蚀气体等离子体进行刻蚀,其中刻蚀气体的总压强为1.0~4.5 Pa,初始腔室温度为15~45 ℃,施加于所述氮化物薄膜的负偏压和占空比分别为‑500~‑1200 V和40~90%,刻蚀结束时腔室温度在100 ℃以下,其中刻蚀时间为20~180 min以在低温下快速刻蚀纳米多孔氮化物骨架而使其具有不同的孔径尺寸和孔道结构;3)对刻蚀过的纳米多孔氮化物骨架进行含碳等离子体处理,其中含碳气体的总压强为1.0~5.0 ...
【技术特征摘要】
1.一种弹性硬质润滑纳米复合薄膜材料的制备方法,其特征在于该方法的具体步骤如下:
1)采用磁控溅射设备沉积制备纳米多孔氮化物骨架,其中,靶材为纯金属靶,溅射气体为N2和Ar,总压强为0.4~4.0Pa,N2分压为总压强的5~40%,沉积离子入射角度与基底成0~90°,靶材与基底的距离为5~20cm,沉积时间为5~60min,初始腔室温度为15~45℃,施加于所述靶材上的直流电源的功率为400~1600W,施加于所述基底上的负偏压和占空比分别为0~-400V和40~90%,沉积结束时腔室温度在100℃以下,沉积制得具有纳米多孔结构的氮化物薄膜;
2)对纳米多孔氮化物骨架使用刻蚀气体等离子体进行刻蚀,其中刻蚀气体的总压强为1.0~4.5Pa,初始腔室温度为15~45℃,施加于所述氮化物薄膜的负偏压和占空比分别为-500~-1200V和40~90%,刻蚀结束时腔...
【专利技术属性】
技术研发人员:郑建云,郝俊英,刘维民,
申请(专利权)人:中国科学院兰州化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:甘肃;62
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