The invention discloses a super hard low friction and wear-resistant protective coating and its preparation method. The protective coating contains Ti, N, Mo and S elements. According to the ratio of atomic numbers, the content range of each element is 58.6 to 52.1%, 37.4 to 38.5%, 3.5 to 8% and 0.5 to 1.4% respectively. Among them, the amorphous MoS2 encapsulated the cubic phase of Ti Mo Mo N solid solution, and the grain size of Ti Mo Mo N solid solution ranges from 10 to 20nm. The coating is obtained by using a magnetron co sputtering technique, using a single Ti and MoS2 target, and deposited on the substrate in a mixed atmosphere of N2 and Ar. By controlling the sputtering power of different MoS2 targets, different MoS2 doping amounts are regulated. The invention improves the hardness of pure TiN film and makes the hardness reach 40GP. At the same time, the tribological properties of TiN film are greatly improved, the friction coefficient is reduced from ~ 0.8 to 0.1, and its wear resistance is greatly improved. There is still no obvious grinding mark from the original 2000 ring failure to 100000 ring. It has a good application prospect.
【技术实现步骤摘要】
一种超硬低摩且耐磨的保护涂层及其制备方法
本专利技术属于保护涂层
,涉及一种新型的硫化钼包裹的立方钛钼氮固溶体保护涂层及其制备方法。
技术介绍
保护涂层的应用是延长零件使用寿命及解决设备运行过程中的能耗问题的关键技术之一,由于相较于更换零件材料本身来说,这种方法具备更低的成本及更短的生产周期,因此研制出新型的耐久保护涂层显得尤为重要。在实际的使用过程中,无论是高的硬度,低的摩擦系数还是良好的耐磨性都对保护涂层的耐久性发挥起着重要的作用,而在材料设计中,这些性能往往是矛盾存在,因此获得具备这种综合性能的材料体系作为保护涂层材料需要进一步的探究。在一系列的本征固体润滑剂中,硫化钼是一种被广泛关注的层状材料,由于层间存在弱的作用力,使得这种材料在切向应力的情况下极易发生剪切滑动,因而具备超低的摩擦系数。然而,这种特殊的层状结构导致了低的硬度,使得制备出的纯硫化钼的薄膜材料具备差的耐磨性,降低了保护涂层的有效寿命。因此,对于硫化钼薄膜来说,为了延长其服役时间,一种简单有效的方法是增加其硬度。对此,研究人员通常以硫化钼为基体材料,向其掺杂其他软制金属,如Pb,Ti,Au等,通过这种方法,硬度能够获得一定的提升,同时由于本身基体大量的硫化钼的存在使其保持原有的较低的摩擦系数,尽管如此,提高的硬度也只能达到7Gpa左右,而这种较低的硬度不能有效的改善硫化钼材料本身的耐磨性,即薄膜的综合摩擦性能仍然未能得到极大的提高。过渡族金属氮化物是一类常见的耐火材料,具备高的硬度和良好的耐腐蚀性等特性,在切削工具等机械部件领域占据十分重要的地位。其中,氮化钛由于具备超高的硬度而 ...
【技术保护点】
一种超硬低摩且耐磨的保护涂层,其特征在于:含有Ti,N,Mo和S元素,按照原子数量比计算,各元素的含量范围分别为58.6~52.1%,37.4~38.5%,3.5~8%和0.5~1.4%。其中,非晶的MoS2包裹立方相的Ti‑Mo‑N固溶体,Ti‑Mo‑N固溶体的晶粒尺寸范围维持在10~20nm。
【技术特征摘要】
1.一种超硬低摩且耐磨的保护涂层,其特征在于:含有Ti,N,Mo和S元素,按照原子数量比计算,各元素的含量范围分别为58.6~52.1%,37.4~38.5%,3.5~8%和0.5~1.4%。其中,非晶的MoS2包裹立方相的Ti-Mo-N固溶体,Ti-Mo-N固溶体的晶粒尺寸范围维持在10~20nm。2.一种权利要求1所述的保护涂层的制备方法,其特征在于:该方法通过直流和射频磁控共溅射的技术实现,其中MoS2靶材连接射频电源,设置功率为30-50W;TiN靶材连接直流电源,电流为0.55A;靶基距控制在7~11cm;以N2和Ar为放电气...
【专利技术属性】
技术研发人员:张侃,杨丽娜,文懋,郑伟涛,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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