一种MoS2固体润滑薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种MoS2固体润滑薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一：对基底表面进行拉丝、织构化或抛光处理；步骤二：采用丙酮/乙醇超声清洗以除去基底表面的油污，再用N2吹干；步骤三：将MoS2粉末放置到两块已处理的基底之间，再将两基底进行单向往复对磨，所得薄膜为浅灰色，且与基底结合紧密；步骤四：根据实际需要，选择退火。本发明专利技术不需要前处理和后处理，且适合大面积快速制备，可用于金属、陶瓷和聚合物等材质表面的减摩抗磨。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于表面润滑与防护领域，涉及一种MoS2固体润滑薄膜的制备方法，主要用于降低低速运动部件表面的摩擦和磨损。
技术介绍
摩擦磨损不仅造成了大量的机械能消耗，也是机械零件失效的一个重要原因，因此，对于如何降低摩擦磨损的研究，具有重大的社会效益和经济效益。MoS2具有特殊的“三明治”夹心层状结构，宽的层间距和低的层间结合强度使得MoS2在平行于层的方向易于剪切，具有很好的润滑作用潜质，在许多表面工程领域都有着巨大的应用前景。南开大学专利CN201310142768.8公开了一种二硫化钼薄膜材料的制备方法，是在氩气和硫化氢混合气体环境中，通过磁控溅射法在不锈钢基底上制备MoS2薄膜，所制备的薄膜虽比较均匀，但制备过程所用的H2S气体有毒，整个过程所用时间长（大约5-6小时）。上海交通大学专利CN201010196546.0公开了一种二硫化钼基润滑耐磨复合薄膜的制备方法，是在氩气和氮气混合气体环境中，通过磁控溅射法在不锈钢基底上制备MoS2基薄膜，摩擦系数可低至0.091-0.126（载荷20N）。但制造成本昂贵，整个过程所用时间长（大约5-6小时）。目前，常用的MoS2薄膜的制备方法多使用磁控溅射法，制备方法工艺复杂，成本昂贵，灵活性较差，耗时长，尤其是在超大面积薄膜的制备方面具有一定局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MoS2固体润滑薄膜的制备方法。本专利技术不需要前处理和后处理，且适合大面积快速制备，可用于金属、陶瓷和聚合物等材质表面的减摩抗磨。本专利技术通过机械擦涂MoS2粉末从而形成固体润滑薄膜，在预先处理成一定织构的基底表面机械擦涂形成固体润滑薄膜，这种薄膜的优势在于载荷从5-15N变化时，摩擦系数稳定在0.08-0.11，远低于基底的0.43-0.55，磨损降低18-46%。一种MoS2固体润滑薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：对基底表面进行拉丝、织构化或抛光处理；步骤二：采用丙酮/乙醇超声清洗以除去基底表面的油污，再用N2吹干；步骤三：将MoS2粉末放置到两块已处理的基底之间，再将两基底进行单向往复对磨，所得薄膜为浅灰色，且与基底结合紧密；步骤四：根据实际需要，选择退火。所述基底为金属、陶瓷或聚合物。所述MoS2粉末的粒径为0.5-2μm。所述往复对磨的速度为5m/min。所述退火的温度为500-900℃。对薄膜的摩擦学性能进行测试（载荷5N-15N），用钢球、Si3N4球或Al2O3球作为摩擦配副。结果显示摩擦系数随载荷变化波动较小，随摩擦配副波动约～0.02，磨损降低18-46%。本专利技术制备的MoS2薄膜具有优异的摩擦学性能，制备方法简单易行，不受制备形状和面积的限制，有利于工业化应用。附图说明图1是本专利技术制备路线示意图。图2是涂覆MoS2薄膜在10N条件下的摩擦系数曲线。具体实施方式实施例1步骤一：取201不锈钢块（40mm×20mm×1.7mm），表面进行拉丝处理、粗糙度0.04R；步骤二：采用丙酮/乙醇超声清洗（30min）以除去其表面的油污，再用N2吹干；步骤三：将MoS2粉末（0.5-2μm）放置到两块已处理的刚块之间，再将两刚块进行单向往复对磨（5m/min），所得样品为浅灰色，和基底结合紧密；步骤四：利用MFT-R4000摩擦磨损试验机和三维表面轮廓仪（MicroXAM-3D）分别考察薄膜的摩擦学性能和磨损结果；摩擦学性能测试，变载荷5N-15N，钢球、Si3N4球或Al2O3作为摩擦配副。结果显示摩擦系数约0.10左右且随载荷变化波动较小，随摩擦配副波动约～0.02，磨损降低46%。附图2给出了10N载荷下的摩擦系数曲线。实施例2步骤一：取氧化铝两块（40mm×20mm×1.7mm），表面进行点阵处理，每四个点组成1×1mm2的正方形；步骤二：采用丙酮/乙醇超声清洗（30min）以除去其表面的油污，再用N2吹干；步骤三：将MoS2粉末（0.5-2μm）放置到两块已处理的氧化铝块之间，再将其进行单向往复对磨（5m/min），所得样品为浅灰色，和基底结合紧密；步骤四：利用MFT-R4000摩擦磨损试验机和三维表面轮廓仪（MicroXAM-3D）分别考察薄膜的摩擦学性能和磨损结果；摩擦学性能测试，载荷为10N，钢球、Si3N4球或Al2O3作为摩擦配副。结果显示摩擦系数约0.095左右，随摩擦配副波动约～0.02，磨损降低35%。实施例3步骤一：取聚四氟乙烯两块（40mm×20mm×1.7mm），表面进行抛光处理、粗糙度0.03R；步骤二：采用丙酮/乙醇超声清洗（30min）以除去其表面的油污，再用N2吹干；步骤三：将MoS2粉末（0.5-2μm）放置到两块已处理的聚四氟乙烯块之间，再将其进行单向往复对磨（5m/min），所得样品为浅灰色，和基底结合紧密；步骤四：在N2保护下，将所制备的样品放置在管式炉内退火30分钟（600℃）；步骤五：利用MFT-R4000摩擦磨损试验机和三维表面轮廓仪（MicroXAM-3D）分别考察薄膜的摩擦学性能和磨损结果；摩擦学性能测试，载荷为5N，用钢球、Si3N4球或Al2O3作为摩擦配副。结果显示摩擦系数约0.10左右，随摩擦配副波动约～0.02，磨损降低18%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MoS2固体润滑薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：对基底表面进行拉丝、织构化或抛光处理；步骤二：采用丙酮/乙醇超声清洗以除去基底表面的油污，再用N2吹干；步骤三：将MoS2粉末放置到两块已处理的基底之间，再将两基底进行单向往复对磨，所得薄膜为浅灰色，且与基底结合紧密；步骤四：根据实际需要，选择退火。

【技术特征摘要】
1.一种MoS2固体润滑薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：对基底表面进行拉丝、织构化或抛光处理；步骤二：采用丙酮/乙醇超声清洗以除去基底表面的油污，再用N2吹干；步骤三：将MoS2粉末放置到两块已处理的基底之间，再将两基底进行单向往复对磨，所得薄膜为浅灰色，且与基底结合紧密；步骤四：根据实际需要，选...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊彦，张斌，薛勇，高凯雄，杨保平，郭军红，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62