一种含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料及其制备方法，涉及润滑材料技术领域。本发明专利技术提供的含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料，包括依次设置在基材表面的铬过渡层和CrNiMoNbAg高熵合金层。本发明专利技术采用铬作为过渡层，解决了含银薄膜沉积过程中难以与基材结合以及高温条件下薄膜剥落的问题；本发明专利技术采用CrNiMoNbAg高熵合金层作为润滑层，发挥了银良好的润滑性能及高熵合金优异的力学性能、高温稳定性以及抑制高温下银扩散的优势，降低了薄膜材料的摩擦系数，提高了薄膜材料的寿命。提高了薄膜材料的寿命。提高了薄膜材料的寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及润滑材料
，具体涉及一种含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在工业及航空航天领域，常常因摩擦磨损而发生材料、工件失效以及设备故障，从而造成巨大的经济损失。因此，开发具有优异性能的润滑材料是材料学及摩擦学领域一直以来的研究热点之一。作为一种经典的固体润滑剂，软金属薄膜在高低温、真空环境中均体现出较好的润滑性能，被广泛应用于齿轮、轴承等运动部件的润滑材料。为提高银薄膜的承载力及其与基材的结合力，往往采用银与其他金属复合掺杂形成含银多元复合薄膜的方法。但现有的复合薄膜在高温条件下易剥落，使用寿命短。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料及其制备方法，本专利技术提供的含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料与基材结合力高，高温润滑性能优异，使用寿命较长。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料，包括依次设置在基材表面的铬过渡层和CrNiMoNbAg高熵合金层。
[0006]优选地，所述铬过渡层的厚度为0.2～0.3μm；所述CrNiMoNbAg高熵合金层的厚度为0.8～1.2μm。
[0007]优选地，按原子百分比计，所述CrNiMoNbAg高熵合金层中各元素含量为：铬20～30％、镍20～30％、钼10～20％、铌5～15％、银20～25％。
[0008]本专利技术提供了上述技术方案所述含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]以铬靶作为磁控溅射靶，采用磁控溅射技术在基材表面制备铬过渡层；
[0010]以铬镍钼铌靶和银靶作为磁控溅射靶，采用磁控溅射技术在所述铬过渡层表面制备CrNiMoNbAg高熵合金层，得到含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料。
[0011]优选地，制备所述铬过渡层时，采用直流电源溅射铬靶，所述直流电源的功率为100～300W；溅射时间为10～15min。
[0012]优选地，制备所述铬过渡层时，对基材施加
‑
50～
‑
150V偏压。
[0013]优选地，制备所述CrNiMoNbAg高熵合金层时，采用直流电源同时溅射铬镍钼铌靶和银靶，所述铬镍钼铌靶的直流电源功率为100～300W；所述银靶的直流电源功率为13～40W；所述铬镍钼铌靶和银靶的溅射时间为40～60min。
[0014]优选地，制备所述CrNiMoNbAg高熵合金层时，对基材施加
‑
50～
‑
100V偏压。
[0015]优选地，所述铬镍钼铌靶由铬、镍、钼、铌纯金属靶拼接而成；所述铬镍钼铌靶中
铬、镍、钼、铌纯金属面积比为1～2:1～2:1:1。
[0016]优选地，在制备所述含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料过程中，基材保持旋转，旋转的速率为2.5～10r/min。
[0017]本专利技术提供了一种含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料，包括依次设置在基材表面的铬过渡层和CrNiMoNbAg高熵合金层。本专利技术采用与W18Cr4V钢、Inconel系列高温合金等耐高温基材以及铬镍钼铌银高熵合金有优异相容性及结合力的铬作为过渡层，解决了含银薄膜沉积过程中难以与基材结合以及高温条件下薄膜剥落的问题；本专利技术采用CrNiMoNbAg高熵合金层作为润滑层，发挥了银良好的润滑性能及高熵合金优异的力学性能、高温稳定性以及抑制高温下银扩散的优势，降低了薄膜材料的摩擦系数，提高了薄膜材料的寿命。另外，本专利技术提供的含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料具有优良的导电性，可为电接触材料领域提供润滑方案。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料的制备方法，本专利技术制备工艺简单、靶材易得、薄膜厚度及元素含量精确可控、生产成本较低，可批量化生产。
附图说明
[0019]图1为本专利技术制备的含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例1制备的含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料在25℃～600℃下摩擦系数曲线；
[0021]图3为本专利技术实施例1制备的含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料在25℃～600℃下的磨损率结果图；
[0022]图4为本专利技术实施例2制备的含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料在25℃～600℃下摩擦系数曲线；
[0023]图5为本专利技术实施例2制备的含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料在25℃～600℃下的磨损率结果图。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料，包括依次设置在基材表面的铬过渡层和CrNiMoNbAg高熵合金层。
[0025]本专利技术提供的含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料包括设置在基材表面的铬过渡层。在本专利技术中，所述铬过渡层的厚度优选为0.2～0.3μm。
[0026]本专利技术提供的含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料包括设置在所述铬过渡层表面的CrNiMoNbAg高熵合金层。在本专利技术中，所述CrNiMoNbAg高熵合金层的厚度优选为0.8～1.2μm，更优选为1.0μm。在本专利技术中，按原子百分比计，所述CrNiMoNbAg高熵合金层中各元素含量优选为：铬20～30％、镍20～30％、钼10～20％、铌5～15％、银20～25％。在本专利技术的具体实施例中，按原子百分比计，所述CrNiMoNbAg高熵合金层中各元素含量为：铬24～29％、镍24～29％、钼11～16％、铌8～12％、银23～24％。
[0027]在本专利技术中，所述含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料在室温～600℃大气环境下摩擦系数优选为0.2～0.45；磨损率优选为(9～25)
×
10
‑5mm3N
‑1m
‑1。在本专利技术中，所述含银
高熵合金宽温域润滑薄膜材料与基材的膜
‑
基结合力优选大于30N，更优选为35～36N。
[0028]本专利技术还提供了上述技术方案所述含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
[0029]以铬靶作为磁控溅射靶，采用磁控溅射技术在基材表面制备铬过渡层；
[0030]以铬镍钼铌靶和银靶作为磁控溅射靶，采用磁控溅射技术在所述铬过渡层表面制备CrNiMoNbAg高熵合金层，得到含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料。
[0031]本专利技术以铬靶作为磁控溅射靶，采用磁控溅射技术在基材表面制备铬过渡层。在本专利技术中，所述基材优选为耐高温材料，更优选为高温合金，具体优选为W18Cr4V钢或Inconel系列高温合金。在本专利技术中，所述铬靶的纯度优选>99.99％。
[0032]本专利技术在制备铬过渡层前，优选还包括：对基材依次进行预加热和表面清洗。在本专利技术中，所述预加热的温度优选为100～200℃，更优选为200℃。在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料，包括依次设置在基材表面的铬过渡层和CrNiMoNbAg高熵合金层。2.根据权利要求1所述的含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料，其特征在于，所述铬过渡层的厚度为0.2～0.3μm；所述CrNiMoNbAg高熵合金层的厚度为0.8～1.2μm。3.根据权利要求1所述的含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料，其特征在于，按原子百分比计，所述CrNiMoNbAg高熵合金层中各元素含量为：铬20～30％、镍20～30％、钼10～20％、铌5～15％、银20～25％。4.权利要求1～3任一项所述含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：以铬靶作为磁控溅射靶，采用磁控溅射技术在基材表面制备铬过渡层；以铬镍钼铌靶和银靶作为磁控溅射靶，采用磁控溅射技术在所述铬过渡层表面制备CrNiMoNbAg高熵合金层，得到含银高熵合金宽温域润滑薄膜材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，制备所述铬过渡层时，采用直流电源溅射铬靶，所述直流电源的功率为100～300W；溅射时间为10～15min...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，张弘，
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：