一种耐高温固体润滑膜制造技术

本实用新型专利技术公开了一种耐高温固体润滑膜，该固体润滑膜由过渡层、承载层和润滑层组成，在金属运动零部件表面采用磁控溅射法依次制备钛膜作为过渡层、氮化钛膜作为承载层和二硫化硅膜作为润滑层。本实用新型专利技术耐高温固体润滑膜的摩擦系数小于０．３，磨损率小于０．０５ｍｇ.ｍｉｎ－１，且制备方法工艺简单，适用于金属运动零部件的高温润滑。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高温润滑材料，特别是一种耐高温固体润滑膜。
技术介绍
金属间化合物二硅化钼因较高的硬度(8. 3GPa)和弹性模量(约400GPa)、优异 的高温抗氧化(抗氧化温度可达1600°C以上)和抗腐蚀能力及许多优于陶瓷材料的特点 (如可用电火花加工和塑脆转变特性等)，在高温耐磨领域的应用已经开始受到关注。纯 二硅化钼材料在严重的两种磨粒磨损环境中具有极好的耐磨性。Hawk等的初步研究表明， 二硅化钼可作为耐磨材料或改善陶瓷材料耐磨性的添加剂。90年代，国内开展高温结构材 料角度对二硅化钼材料的研究，主要集中于其制备和力学性能的改善，很少涉及其摩擦磨 损性能。现有的二硅化钼多晶材料或以二硅化钼为基体的复合材料中，由于生产工艺、原 料组分等方面的原因，二硅化钼晶粒较为粗大，平均晶粒直径通常为10 200um。目前，制 备二硅化钼的主要方法有两种(1)直接将二硅化钼粉末与氮化硅、碳化硅等强相混合，经 热压烧结或热等静压烧结成为致密材料；(2)反应烧结法。前者生产成本高、组织结构中缺 陷较多，高的烧结温度会导致二硅化钼材料整体机械性能下降。而后者也存在诸如材料的 晶粒较为粗大、不能继承钼粉体的形态、大量的空洞和空隙保存在二硫化钼材料中、需要后 处理等问题。
技术实现思路
本技术所要解决的问题在于克服现有技术的不足而提供一种磨损率小，具有 较高的硬度、弹性模量、高温抗氧化性和抗腐蚀性的耐高温固体润滑膜。为了解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是一种耐高温固体润滑 膜，该固体润滑膜由过渡层、承载层和润滑层组成，在金属运动零部件表面采用磁控溅射法 依次制备钛膜作为过渡层、氮化钛膜作为承载层和二硫化硅膜作为润滑层。优选地，本技术上述耐高温固体润滑膜中，所述的金属运动零部件的材质选 自钛、铝、钛合金、铝合金和钢等金属材料；所述的过渡层的厚度为40nm 80nm ；所述的承 载层的厚度为2um 10um ；所述的润滑层的厚度为12um 20um。本技术的有益效果(1)本技术耐高温固体润滑膜在XP-5型数控高温 摩擦磨损实验机上进行高温摩擦磨损实验，当温度为700°C 1200°C，载荷范围为10N 150N，摩擦时间为300min时，固体润滑膜的摩擦系数小于0. 3，磨损率小于0. 05mg mirT1。 ⑵金属间化合物二硅化销，具有与陶瓷相近的较高的硬度、弹性模量、高温抗氧化性和抗 腐蚀性。(3)采用钛层作为过渡层，钛与金属运动零部件的结构材料在弹性模量、热膨胀系 数、化学和结构上匹配，不仅能减少镀层内和界面区的应力，而且能提高膜基结合力，进而 避免高温、重载、高速等服役条件下镀层从基材上脱落，延长了镀层的耐磨寿命。(4)磁控溅 射法制备的固体润滑膜，膜层均勻致密、缺陷少、成分比例可控、无须后处理且工艺简单、成3本较低。附图说明图1是本技术的结构示意图。其中1为金属运动零部件；2为过渡层；3为承载层；4为润滑层。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，进一步阐述本技术。这些实施例应理解为仅用 于说明本技术而不用于限制本技术的保护范围。在阅读了本技术记载的内容 之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落 入本技术权利要求所限定的范围。如图1所示，本技术一较佳实施例提供的耐高温固体润滑膜，由过渡层2、承 载层3和润滑层4组成，在金属运动零部件1表面采用常规磁控溅射法依次制备钛膜作为 过渡层2、氮化钛膜作为承载层3和二硫化硅膜作为润滑层4。本实施例的金属运动零部件 1的材质选自钛、铝、钛合金、铝合金和钢等金属材料；所述的过渡层2厚度为40nm SOnm ； 所述的承载层3厚度为2um IOum ；所述的润滑层4厚度为12um 20um。采用尺寸为Φ 10 X 3mm的TC4样件作为金属运动零部件1，在其表面采用常规磁控 溅射法依次制备钛膜作为过渡层2、氮化钛膜作为承载层3和二硫化硅膜作为润滑层4。其 中过渡层2的厚度为50nm，承载层3的厚度为7um，润滑层4的厚度为16um。将本实施例的耐高温固体润滑膜在XP-5型数控高温摩擦磨损实验机上进行高温 摩擦磨损实验，当温度为700°C 1200°C，载荷范围为ION 150N，摩擦时间为300min时， 固体润滑膜的摩擦系数小于0. 3，磨损率小于0. 05mg · mirT1。权利要求一种耐高温固体润滑膜，其特征在于，该固体润滑膜由过渡层、承载层和润滑层组成，在金属运动零部件表面采用磁控溅射法依次制备钛膜作为过渡层、氮化钛膜作为承载层和二硫化硅膜作为润滑层。2.按权利要求1所述的耐高温固体润滑膜，其特征在于，金属运动零部件的材质为钛、 铝、钛合金、铝合金或钢。3.按权利要求1所述的耐高温固体润滑膜，其特征在于，过渡层的厚度为40nm 80nmo4.按权利要求1所述的耐高温固体润滑膜，其特征在于，承载层的厚度为2um lOum。5.按权利要求1所述的耐高温固体润滑膜，其特征在于，润滑层的厚度为12um 20umo专利摘要本技术公开了一种耐高温固体润滑膜，该固体润滑膜由过渡层、承载层和润滑层组成，在金属运动零部件表面采用磁控溅射法依次制备钛膜作为过渡层、氮化钛膜作为承载层和二硫化硅膜作为润滑层。本技术耐高温固体润滑膜的摩擦系数小于0.3，磨损率小于0.05mg·min-1，且制备方法工艺简单，适用于金属运动零部件的高温润滑。文档编号C23C14/06GK201762435SQ201020243869公开日2011年3月16日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日专利技术者刘明芳, 宿国友, 王炜, 田昕, 石磊, 苏达, 郭立杰 申请人:上海航天设备制造总厂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温固体润滑膜，其特征在于，该固体润滑膜由过渡层、承载层和润滑层组成，在金属运动零部件表面采用磁控溅射法依次制备钛膜作为过渡层、氮化钛膜作为承载层和二硫化硅膜作为润滑层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏达，郭立杰，王炜，宿国友，刘明芳，石磊，田昕，
申请(专利权)人：上海航天设备制造总厂，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]