润滑科技信息平台

专利摘要

本发明涉及空间润滑技术领域，提供了一种空间超低摩擦W‑S‑C‑N润滑薄膜及其制备方法和应用。本发明先对基体进行离子轰击，然后采用WS<subgt;2</subgt;靶材和WC靶材，以氩气和氮气的混合气体为工作气体，通过磁控溅射法将N、C元素引入WS<subgt;2</subgt;基薄膜中，得到空间超低摩擦W‑S‑C‑N润滑薄膜。本发明制备的W‑S‑C‑N润滑薄膜具有非晶致密结构，真空摩擦学性能优异，在摩擦过程中会在摩擦对偶表面诱导形成具有良好结晶性、且(002)基面平行于对偶基体的有序WS<subgt;2</subgt;基转移膜，具有超低摩擦系数和低磨损率。实施例结果表明，本发明制备的W‑S‑C‑N润滑薄膜真空摩擦系数约为0.01，润滑寿命高于5.0×10<supgt;5</supgt;r。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202410206390.1
申请日期:
2024-02-26
专利申请人:
分类号:
C23C14/35 ; C23C14/02 ; C23C14/06
发明/设计人:
王德生，郭龙帮，胡明，高晓明，孙嘉奕，王琴琴，伏彦龙，刘志鲁，姜栋，杨军，何军，赵旭，翁立军
权利要求: 1.一种空间超低摩擦W-S-C-N润滑薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对基体进行离子轰击，得到预处理后的基体；采用WS2靶材和WC靶材，以Ar和N2的混合气体为工作气体，通过磁控溅射法对所述预处理后的基体进行沉积镀膜，得到所述空间超低摩擦W-S-C-N润滑薄膜；所述空间超低摩擦W-S-C-N润滑薄膜为N、C元素掺杂的WS2基润滑薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基体的材质为不锈钢或钛合金。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离子轰击采用的工作气为氩气，所述离子轰击时工作气的气压为1.0～3.0Pa，电压为-500～-800V，时间为15～30min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沉积镀膜过程中，对WS2靶材和WC靶材同时进行溅射，所述WS2靶材的数量为2件，所述WC靶材的数量为1件；采用射频电源溅射WS2靶材，采用直流脉冲电源溅射WC靶材。5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射法的条件包括：WS2靶材和WC靶材与基体表面之间的垂直距离为100～180mm，工作气的气压为1.0～2.0Pa，N2与Ar的流量比为(0.025～0.1):1，WS2靶材溅射的功率密度为2～4W/cm2，WC靶材溅射的功率密度为0.5～1.2W/cm2，偏压为-10～-60V，沉积时间为60～120min。6.权利要求1～5任意一项所述制备方法制备得到的空间超低摩擦W-S-C-N润滑薄膜。7.根据权利要求6所述的空间超低摩擦W-S-C-N润滑薄膜，其特征在于，所述W-S-C-N润滑薄膜中N元素的含量为10at.％～20at.％，C元素的含量为3at.％～10at.％。8.根据权利要求6所述的空间超低摩擦W-S-C-N润滑薄膜，其特征在于，所述空间超低摩擦W-S-C-N润滑薄膜的纳米硬度为4～8GPa。9.根据权利要求6所述的空间超低摩擦W-S-C-N润滑薄膜，其特征在于，所述空间超低摩擦W-S-C-N润滑薄膜的厚度为1～3μm。10.权利要求6～9任意一项所述空间超低摩擦W-S-C-N润滑薄膜在机械构件的表面润滑领域中的应用。