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专利摘要

本发明公开了一种多种环境下具有自适应、长效润滑性能的金/碳复合薄膜，是利用磁控溅射技术在基材表面制备了结构包括基材表面的钛打底层、碳/钛混合梯度过渡层、金/碳复合层的复合薄膜，该复合薄膜利用金和不含氢碳的活性位点之间的弱结合特性，在制备过程中形成纳米金/非晶碳纳米复合弥散结构；在摩擦过程中剪切力的驱动下，金原子与碳原子分离并源源不断迁移扩散至摩擦表面和对偶，形成富碳和富金的摩擦副化学惰性的界面，实现在真空、潮湿大气多环境下的自适应、长寿命润滑性能。可应用于航天、航空等各领域真空、潮湿大气以及交替使用环境下服役机械部件的表面润滑处理。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202210420900.6
申请日期:
2022-04-21
专利申请人:
中国科学院兰州化学物理研究所
分类号:
C23C14/02;C23C14/06;C23C14/16;C23C14/35
发明/设计人:
吉利，李红轩，裴露露，刘晓红，周惠娣，陈建敏
权利要求: 1.一种多种环境下具有自适应长效润滑性能的金/碳复合薄膜，其特征在于：依次包括基材表面的钛打底层、碳/钛混合过渡层、金/碳复合层。2.如权利要求1所述一种多种环境下具有自适应长效润滑性能的金/碳复合薄膜的制备方法，包括以下工艺步骤：（1）等离子体清洗表面：对基材部件进行氩气等离子体清洗刻蚀，去除基底表面残留的杂质和污染物；（2）钛打底层的制备：以氩气为溅射气体，以钛靶为溅射靶材，采用磁控溅射方法制备钛打底层；（3）碳/钛混合梯度过渡层的制备：以氩气为溅射气体，以钛靶和石墨靶为溅射靶材制备碳/钛混合梯度过渡层；（4）金/碳复合层的制备：以金属Au靶和石墨靶为溅射靶材，以氩气为溅射气体，基材部件附加负偏压，制备金/碳复合层。3.如权利要求2所述一种多种环境下具有自适应长效润滑性能的金/碳复合薄膜的制备方法，其特征在于：基材部件的材质选自钢、不锈钢、钛合金、铜。4.如权利要求2所述一种多种环境下具有自适应长效润滑性能的金/碳复合薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）中等离子体清洗表面的工艺为：真空室本底真空气压低于1×10-2Pa；清洗气压稳定在1.0~3.0 Pa，基体负偏压-400 V~-800 V，处理时间20~40 min。5.如权利要求2所述一种多种环境下具有自适应长效润滑性能的金/碳复合薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中钛打底层的制备工艺为：以氩气为溅射气体，以钛靶为溅射靶材，采用磁控溅射方法制备钛打底层；具体工艺参数严格控制如下：Ti靶材纯度高于99.8%；溅射气压为0.3~0.8 Pa；靶溅射功率范围为2~10 W/cm2；基体负偏压为-50 V~-400V；Ti层厚度为0.1~1 u m。6.如权利要求2所述一种多种环境下具有自适应长效润滑性能的金/碳复合薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中碳/钛混合梯度过渡层的制备工艺为：Ti和石墨靶材纯度高于99.8%；溅射气压为0.3~0.8 Pa；逐渐调低Ti靶溅射功率，初始设定溅射功率为2~10 W/cm2；梯度调高石墨靶溅射功率至2~10 W/cm2；基体负偏压为-50~ -400 V；碳/钛混合过渡层厚度为0.1~3 u m。7.如权利要求6所述一种多种环境下具有自适应长效润滑性能的金/碳复合薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中Ti靶溅射功率逐渐调低，是均速调节钛靶溅射功率由设定功率匀速降至0 W/cm2。8.如权利要求6所述一种多种环境下具有自适应长效润滑性能的金/碳复合薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中石墨靶溅射功率逐渐调高，是均速调节石墨靶溅射功率由0W/cm2匀速升至设定功率。9.如权利要求2所述一种多种环境下具有自适应长效润滑性能的金/碳复合薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（4）中金/碳复合层的制备工艺为：金和石墨靶材纯度高于99.8%；溅射气压为0.3~0.8 Pa；金靶溅射功率范围为2~8 W/cm2；石墨靶溅射功率范围为1~12 W/cm2；基体负偏压为-50~ -400 V；金/碳复合层厚度为1~5 u m，薄膜中的金含量为10 at.%~50 at.%。