类金刚石碳基涂层、复合涂层及其制备方法技术

本申请涉及一种类金刚石碳基涂层、复合涂层及其制备方法，所述类金刚石碳基涂层包括碳、氢和掺杂元素，所述掺杂元素包括弱碳化物形成金属元素、强碳化物形成金属元素和非金属元素；其中，所述类金刚石碳基涂层中，以碳和掺杂元素的原子总量计，碳的原子百分比含量为70％～90％，以掺杂元素的原子总量计，弱碳化物形成金属元素的原子百分比含量为50％～70％，以除弱碳化物形成金属元素外其余掺杂元素的原子总量计，强碳化物形成金属元素的原子百分比含量为50％～80％。该涂层兼具低的摩擦系数和高的硬度，能在低温宽温域范围、潮湿大气下实现超滑。气下实现超滑。气下实现超滑。

【技术实现步骤摘要】
类金刚石碳基涂层、复合涂层及其制备方法


[0001]本申请涉及固体润滑涂层材料制备
，特别是涉及一种类金刚石碳基涂层、复合涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着航空、航天技术的不断发展，大型装备常面临高低温、多气氛等复杂环境的考验，这些复杂环境对机构运动副的润滑提出了重大挑战。机械零部件在空间运行过程中受到低温、多气氛环境的影响，使得油、脂不再是理想的润滑材料，所以固体润滑剂常被应用于在这种复杂环境下运行的运动副上。
[0003]类金刚石碳基涂层是一种常见的固体润滑材料，由石墨结构的sp2杂化碳原子和金刚石结构的sp3杂化碳原子相互混杂而成，通常具有高硬度、低摩擦磨损的特点。含氢类金刚石碳基涂层根据其sp2、sp3和H成分的比例不同可以得到性能不同的类金刚石碳基涂层。因此含氢类金刚石碳基涂层具有较宽的摩擦系数范围、硬度范围和温度应用范围等。研究者已经通过如氢钝化、形成高质量转移膜、剪切局域化、添加二维材料纳米添加剂等方式使类金刚石碳基涂层实现了超滑(摩擦系数小于0.01)，然而这种超滑状态依赖于特定的气体氛围环境及温度范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类金刚石碳基涂层，其特征在于，组成元素包括碳、氢和掺杂元素，所述掺杂元素包括弱碳化物形成金属元素、强碳化物形成金属元素和非金属元素；在所述类金刚石碳基涂层中，以碳和掺杂元素的原子总量计，碳的原子百分比含量为70％～90％，以掺杂元素的原子总量计，弱碳化物形成金属元素的原子百分比含量为50％～70％，以除弱碳化物形成金属元素外其余掺杂元素的原子总量计，强碳化物形成金属元素的原子百分比含量为50％～80％。2.根据权利要求1所述的类金刚石碳基涂层，其特征在于，所述弱碳化物形成金属元素选自以下情况中的任意一种：(a)Al；(b)Al和Ag的组合；(c)Al和Au的组合；(d)Al和Cu的组合；其中，(b)、(c)、(d)中Al元素的原子百分比含量为70％～90％。3.根据权利要求1所述的类金刚石碳基涂层，其特征在于，所述强碳化物形成金属元素选自Cr、Ti或W中的至少一种。4.根据权利要求1所述的类金刚石碳基涂层，其特征在于，所述非金属元素选自Si。5.一种复合涂层，其特征在于，包括：基体结合层，布置在基体上；硬质强化层，布置在所述基体结合层上；梯度层，布置在所述硬质强化层上；以及摩擦作用层，布置在所述梯度层上；其中，所述硬质强化层材料为氮化物，所述梯度层材料为碳含量、氮含量呈梯度变化的碳氮化物，所述摩擦作用层为如权利要求1～4所述的类金刚石碳基涂层。6.根据权利要求5所述的复合涂层，其特征在于，还包括下述技术特征中的至少一种：所述基体结合层的材料为Cr、Ti、AlCrSi或AlTiSi中的任意一种；所述硬质强化层的材料为Cr、Ti、AlC...

【专利技术属性】
技术研发人员：马全胜，马天宝，付永强，崔文岩，王紫丹，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：