一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜及其制备方法，属于空间活动零部件表面处理和真空技术领域。所述薄膜的底层为磁控溅射沉积在空间活动零部件表面的Ti层，Ti层之上为磁控溅射沉积的Ti含量逐渐减少、Ag和Mo含量逐渐增加的成分呈梯度变化的Ti/Ag/Mo过渡层，Ti/Ag/Mo过渡层之上为磁控溅射复合磁过滤电弧离子镀沉积的Ag/Mo/DLC/WS2智能复合润滑层。所述薄膜将多种环境中分别具有优异润滑性能的润滑相结合到同一薄膜体系中，根据周围环境的变化，所述薄膜调整自身表面化学状态以获得较好的摩擦学性能，具备环境自适应能力。

【技术实现步骤摘要】
一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜及其制备方法
本专利技术涉及一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜及其制备方法，具体地说，涉及一种利用磁控溅射复合磁过滤电弧离子镀沉积技术在空间活动零部件表面制备具有与金属基体结合力高、在高温、真空、大气以及原子氧环境中均具有低摩擦系数和低磨损率、长服役寿命的智能复合润滑薄膜；属于空间活动零部件表面处理和真空

技术介绍
随着空间任务的多样化和复杂化，包括探月、火星探测等任务中各种极端复杂环境的出现，对空间飞行器的高可靠和长寿命提出了更高要求，极端空间环境会不同程度影响空间飞行器及其上活动零部件的正常运行，导致活动零部件表面磨损加剧，影响其正常服役。目前，空间润滑薄膜技术包括离子镀金(Au)、离子镀银(Ag)、离子镀铅(Pb)、溅射二硫化钼以及溅射类金刚石薄膜，仅在单一环境中具有优异摩擦学性能，难以满足后续复杂环境中长寿命高可靠应用需求。
技术实现思路
为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜及其制备方法。所述方法通过设计梯度过渡层Ti/Ag/Mo提高了薄膜与基材的结合强度，通过设计Ag/Mo/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜，其特征在于：所述薄膜的底层为磁控溅射沉积在空间活动零部件表面的Ti层，Ti层之上为磁控溅射沉积的Ti含量逐渐减少、Ag和Mo含量逐渐增加的成分呈梯度变化的Ti/Ag/Mo过渡层，Ti/Ag/Mo过渡层之上为磁控溅射复合磁过滤电弧离子镀沉积的Ag/Mo/DLC/WS2智能复合润滑层。

【技术特征摘要】
1.一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜，其特征在于：所述薄膜的底层为磁控溅射沉积在空间活动零部件表面的Ti层，Ti层之上为磁控溅射沉积的Ti含量逐渐减少、Ag和Mo含量逐渐增加的成分呈梯度变化的Ti/Ag/Mo过渡层，Ti/Ag/Mo过渡层之上为磁控溅射复合磁过滤电弧离子镀沉积的Ag/Mo/DLC/WS2智能复合润滑层。2.一种如权利要求1所述的空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：(1)以金属材料的空间活动零部件作为基材，在所述基材洁净的表面磁控溅射沉积所述薄膜，沉积过程中温度为80℃～100℃，真空小于等于2×10-3Pa；(2)采用磁控溅射在所述基材洁净的表面沉积Ti层；(3)采用磁控溅射在Ti层上沉积成分呈梯度变化的Ti/Ag/Mo过渡层；(4)采用磁控溅射复合磁过滤电弧离子镀在Ti/Ag/Mo过渡层上沉积Ag/Mo/DLC/WS2智能复合润滑层，得到所述的一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜。3.根据权利要求2所述的一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，洁净的空间活动零部件表面通过化学清洗和/或阳极层离子源轰击清洗获得。4.根据权利要求3所述的一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜的制备方法，其特征在于：化学清洗具体为：分别使用石油醚、丙酮和酒精依次对基材表面进行超声波清洗，每种溶剂超声时间为5min～8min；阳极层离子源轰击清洗具体为：向离子源通入氩气，开启阳极层离子源对基材表面进行轰击清洗，去除基材表面的附着物，清洗过程气压控制在0.1Pa，阳极层离子源电压为1400V，基材偏压为800V～1000V，轰击时间为50min～60min，工件台控制最高温度为150℃。5.根据权利要求2～4中任一项所述的一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，磁控溅射沉积Ti层具体为：通入氩气，开启磁控溅射Ti靶，在所述基材表面沉积Ti层，氩气流量为80sccm～100sccm，Ti靶功率为3kw～4kw，基材偏压为50V～75V，沉积时间为10min～15min。6.根据权利要求2～4中任一项所述的一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，磁控溅射沉积Ti/Ag/Mo过渡层具体为：通入Ar气，同时开启Ti靶、Ag靶和Mo靶，氩气流量为80sccm～100sccm，Ti靶的初始功率为3kw～4kw，按照100W/min的衰减速率降低Ti靶的功率，最终功率为0kw，Ag靶的初始功率为0kw，按照33.3w/min的提升功率增加Ag靶功率，最终功率为1kw～1.3kw，Mo靶的初始功率为0kw，按照16.7w/min的提升功率增加Mo靶功率，最终功率为0.5kw～0.7kw，基材偏压为50V～75V，沉积时间为30min～40min，形成Ti含量逐渐减少、Ag和Mo含量逐渐增加的成分梯度过渡层。7.根据权利要求2～4中任一项所述的一种空间活动零部件表面智能复合润滑薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晖，杨拉毛草，冯兴国，张凯锋，刘兴光，万志华，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62