一种ＷＳ↓［２］／ＭｏＳ↓［２］固体润滑多层膜及其制备方法，其是在基体上通过双靶射频溅射交替沉积Ｗ层和Ｍｏ层制成Ｗ／Ｍｏ多层膜，然后通过低温离子渗硫该Ｗ／Ｍｏ多层膜制成的。本发明专利技术利用两步法复合处理制备了新型固体润滑薄膜－ＷＳ↓［２］／ＭｏＳ↓［２］固体润滑纳米多层膜，其各子层厚度相同且硫元素在多层膜内分布均匀，使其在纳米力学性能及减摩耐磨等方面与现有的纳米多层膜相比具有较高的硬度、良好的纳米性能、弹性模量及屈服强度，实用性更强，减摩耐磨性能优异。本发明专利技术ＷＳ↓［２］／ＭｏＳ↓［２］固体润滑多层膜可用于机械装备各种摩擦表面，尤其是精密配合表面减轻摩擦，改善润滑条件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种固体润滑多层膜，具体地说是利用两步法既射频溅射 及低温离子渗硫制成的WS2/MoS2固体润滑多层膜及其制备方法。技术背景固体润滑，是指利用某些具有特殊晶体结构和低剪切强度的固体材料 来改善摩擦副之间摩擦磨损的润滑方式，它是流体润滑的有力补充，在航 空航天、原子能、军工以及众多工业部门都有重要应用。对于在高温、高 压、高载荷、超低温、超高真空、强氧化、强辐射等特殊工况下工作的机 械装备零部件，固体润滑将发挥不可替代的润滑作用。固体润滑薄膜，即固体润滑剂沉积而成的薄膜，通过阻止摩擦副之间 的直接接触，可以有效避免摩擦副的粘着磨损和应变疲劳，因而能够显著 提高摩擦副材料的摩擦学性能。目前，可以作为固体润滑剂的物质有石墨 和二硫化钼等层状物质、塑料和树脂等高分子材料、软金属及其各种化合 物等。具有层状结构、低剪切强度特性的硫化物固体润滑材料，是机械设备中摩擦副表面应用得最多的固体润滑薄膜类型，在改善摩擦副的润滑状 态方面发挥了很大作用，例如固体润滑剂硫化亚铁(FeS)、二硫化钼(MoS2)等。但随着新形势的发展，现有的单独由固体润滑剂硫化亚铁(FeS)或二 硫化钼(MoS2)等制成的固体润滑薄膜的润滑效率已不能满足一些特殊工 况对固体润滑的需求，如精密零件表面的固体润滑。到目前为止，经专利技术 人检索，现有的纳米多层膜只有"固体润滑剂/金属"型，如Hampshire 等通过磁控溅射制备了 MoSVAu的微纳米复合膜及多层膜(Surface and Coatings Technology. 2000， 127(1) : 24-37. ); Da-Yung Wang等通过同 样的方法制备了不同调制波长的MoS2/Ti纳米多层膜(Surface and Coatings Technology. 1999， 120-121 (11): 629-635.)。虽然"固体润 滑剂/金属"型纳米多层膜也有较好的固体润滑作用，但由于多层膜中的 金属主要用来帮助形成纳米多层膜，以及纳米多层膜与基体的结合强度， 它本身并不具有固体润滑性能，它在纳米多层膜中妨碍了固体润滑性的发 挥，因此"固体润滑剂/金属"型纳米多层膜的润滑效率并不理想。现阶段，固体润滑薄膜的润滑效率需要不断提高，固体润滑薄膜的种 类需要不断拓展，固体润滑薄膜对苛刻工况的适应性需要不断加强。在这 种背景下，性能明显优于现有固体润滑薄膜，且适用于精密摩擦副表面的 固体润滑薄膜是材料学家们研究的重点内容。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备工艺简单，纳米力学性能及减摩耐磨 性能优异的WS2/MoS2固体润滑多层膜。本专利技术的另一目的在于提供一种上述WS2/MoS2固体润滑多层膜的制备 方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种WS2/MoS2固体润滑多层膜，其是在基体上通过双靶射频溅射交替 沉积W层和Mo层制成W/Mo多层膜，然后通过低温离子渗硫该W/Mo多层 膜制成的。上述的WS2/MoS2固体润滑多层膜，其中，所述双靶射频溅射交替沉积 的单层W层和单层Mo层厚度之比为0. 95 1. 05，所述WS2/MoS2固体润滑 多层膜总厚度为1. 5 2 u m，单层膜厚大约为300nm。上述的WS2/MoS2固体润滑多层膜，其中，所述W/Mo多层膜的制备过程中，其在基体上交替沉积时的首层和末层可以任意选择，可以为w层也可以为Mo层，没有固定模式。一种制备WS2/MoS,固体润滑多层膜的方法，其特征在于，其具体步骤 如下首先将基体进行淬火处理，硬度为服C55，表面粗糙度为0. 8to; 然后在双耙射频溅射设备中通过双耙交替在基体上沉积W层和Mo层，靶 材采用纯度为90 99. 95%的W靶和纯度为90 99. 95%的Mo革巴，靶距为 70,;当炉内真空度达到2.5X10—:' 3Xl(r:i时，通入惰性气体 氩气，并将压强控制在1.0 1.2Pa，开始溅射；电流为1.0 2.0A,制成W/Mo多层膜；最后对该W/Mo多层膜进行低温离子渗硫处 理最终制得WS/MoS2固体润滑多层膜。上述WSyMoS2固体润滑多层膜的制备方法，其中，所述的双靶 射频溅射交替沉积W层和Mo层制成W/Mo多层膜，单层W层和单层Mo 层的厚度由双靶射频溅射交替沉积步骤中基体在靶前的停留时 间、沉积速率来控制，靶距为60 80mm，沉积W层时，基体在W 靶前停留时间为270秒，沉积速率为67謹/min;沉积Mo层时， 基体在Mo靶前停留时间为180秒，沉积速率为100nm/min。上述的一种WS2/MoS2固体润滑多层膜的制备方法，其中，所 述的低温离子渗硫处理其是将所述的W/Mo多层膜接阴极，炉壁 接阳极，当真空度达到10Pa时，给炉内通入氨气，充至600 Pa， 然后再抽至40 Pa，在阴阳极之间加高压直流电，该电压为540 560V，在此电压作用下，氨离子轰击阴极，当阴极温度升高至 210 23(TC后停止轰击，在此温度下固体硫被气化形成硫蒸气， 用固体硫蒸气渗硫所述W/Mo多层膜，渗硫处理时间为1.5 2.5小时。所述的渗硫处理时间是指固体硫被气化后硫原子扩渗的时间。上述的WS2/MoS2固体润滑多层膜的制备工艺中双靶射频溅射采用的设备为射频溅射炉，原理是电子在电场的作用下加速飞向基体的过程中 与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基体，氩离子 在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的钨原子/钼原子，呈中性的 钨原子/钼原子沉积在基体上成膜。工作时，将基体置于转架上，两靶面分别为射频W靶和射频Mo靶，电压、电流、靶面在基体上的 停留时间、耙距等参数可调。工作时，基体旋转到Mo靶面前则沉积Mo层， 旋转到W耙面前则沉积W层，从而实现交替沉积。所述钨靶和钼靶的最佳纯 度为90 99. 95%。上述的WS2/MoS2固体润滑多层膜是对双靶射频溅射制备的 W/Mo多层膜进行低温离子渗硫处理后得到的。由于渗硫时固体 硫在高温下气化为硫蒸气，硫气氛弥散于整个低温离子渗硫炉 内，通过硫(S)原子的扩散作用将W/Mo多层膜渗透，因此多层 膜中每一个W层和Mo层都与S发生反应，分别生成WS2和MoS2， 因此最终W/Mo多层膜变成了 WS2/MoS2固体润滑纳米多层膜。本专利技术所述的WS,'/MoS2固体润滑多层膜多应用于机械性设 备，与沉积基体间结合强度强，沉积基体可以为金属，玻璃或陶 瓷等，最佳沉积基体为金属。本专利技术所述的WS2/Mc)S2固体润滑纳米多层膜可用于各类装备零部件摩 擦表面的减摩耐磨，特适用于精密仪器，效果更佳。 本专利技术的优点与效益-1、利用射频溅射技术和离子渗硫技术，通过两步法复合处理，制备了 新型固体润滑薄膜，WS2/MoS2固体润滑纳米多层膜；由于对其沉积时间和各工艺参数的控制使得各子层厚度相同且硫元素在多层膜内分布均匀，使 本专利技术WS2/MoS2固体润滑多层膜在纳米力学性能及减摩耐磨等方面与现有 的纳米多层膜相比性能更优异，实用性更强。2、 本专利技术制备的WS,/MoS2固体润滑多层膜具有较高的硬度、弹性模量 及屈服强度，因此具有良好的纳米力学性能。3、 本专利技术制备的WS7MoS2固体润滑多层膜结构新颖，通过双靶溅射多 层膜然后渗本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＷＳ↓［２］／ＭｏＳ↓［２］固体润滑多层膜，其特征在于，其是在基体上通过双靶射频溅射交替沉积Ｗ层和Ｍｏ层制成Ｗ／Ｍｏ多层膜，然后通过低温离子渗硫该Ｗ／Ｍｏ多层膜制成的。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王海斗，徐滨士，朱丽娜，康嘉杰，庄大明，张弓，李国禄，刘家浚，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，
类型：发明
国别省市：11[]
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