[實用新型]一種耐高溫固體潤滑膜

有效

• 申請號: 201020243869.6
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN201762435U
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發明（設計）人: 蘇達;郭立杰;王煒;宿國友;劉明芳;石磊;田昕
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35;C10M103/06
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 金家山

技術領域

本實用新型涉及一種高溫潤滑材料，特別是一種耐高溫固體潤滑膜。

背景技術

金屬間化合物二硅化鉬因較高的硬度(8.3GPa)和彈性模量(約400GPa)、優異的高溫抗氧化(抗氧化溫度可達1600℃以上)和抗腐蝕能力及許多優于陶瓷材料的特點(如：可用電火花加工和塑脆轉變特性等)，在高溫耐磨領域的應用已經開始受到關注。純二硅化鉬材料在嚴重的兩種磨粒磨損環境中具有極好的耐磨性。Hawk等的初步研究表明，二硅化鉬可作為耐磨材料或改善陶瓷材料耐磨性的添加劑。90年代，國內開展高溫結構材料角度對二硅化鉬材料的研究，主要集中于其制備和力學性能的改善，很少涉及其摩擦磨損性能。

現有的二硅化鉬多晶材料或以二硅化鉬為基體的復合材料中，由于生產工藝、原料組分等方面的原因，二硅化鉬晶粒較為粗大，平均晶粒直徑通常為10～200um。目前，制備二硅化鉬的主要方法有兩種：(1)直接將二硅化鉬粉末與氮化硅、碳化硅等強相混合，經熱壓燒結或熱等靜壓燒結成為致密材料；(2)反應燒結法。前者生產成本高、組織結構中缺陷較多，高的燒結溫度會導致二硅化鉬材料整體機械性能下降。而后者也存在諸如材料的晶粒較為粗大、不能繼承鉬粉體的形態、大量的空洞和空隙保存在二硫化鉬材料中、需要后處理等問題。

實用新型內容

本實用新型所要解決的問題在于克服現有技術的不足而提供一種磨損率小，具有較高的硬度、彈性模量、高溫抗氧化性和抗腐蝕性的耐高溫固體潤滑膜。

為了解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：一種耐高溫固體潤滑膜，該固體潤滑膜由過渡層、承載層和潤滑層組成，在金屬運動零部件表面采用磁控濺射法依次制備鈦膜作為過渡層、氮化鈦膜作為承載層和二硫化硅膜作為潤滑層。

優選地，本實用新型上述耐高溫固體潤滑膜中，所述的金屬運動零部件的材質選自鈦、鋁、鈦合金、鋁合金和鋼等金屬材料；所述的過渡層的厚度為40nm～80nm；所述的承載層的厚度為2um～10um；所述的潤滑層的厚度為12um～20um。

本實用新型的有益效果：(1)本實用新型耐高溫固體潤滑膜在XP-5型數控高溫摩擦磨損實驗機上進行高溫摩擦磨損實驗，當溫度為700℃～1200℃，載荷范圍為10N～150N，摩擦時間為300min時，固體潤滑膜的摩擦系數小于0.3，磨損率小于0.05mg·min^-1。(2)金屬間化合物二硅化鉬，具有與陶瓷相近的較高的硬度、彈性模量、高溫抗氧化性和抗腐蝕性。(3)采用鈦層作為過渡層，鈦與金屬運動零部件的結構材料在彈性模量、熱膨脹系數、化學和結構上匹配，不僅能減少鍍層內和界面區的應力，而且能提高膜基結合力，進而避免高溫、重載、高速等服役條件下鍍層從基材上脫落，延長了鍍層的耐磨壽命。(4)磁控濺射法制備的固體潤滑膜，膜層均勻致密、缺陷少、成分比例可控、無須后處理且工藝簡單、成本較低。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

其中：1為金屬運動零部件；2為過渡層；3為承載層；4為潤滑層。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡述本實用新型。這些實施例應理解為僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的保護范圍。在閱讀了本實用新型記載的內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本實用新型權利要求所限定的范圍。

如圖1所示，本實用新型一較佳實施例提供的耐高溫固體潤滑膜，由過渡層2、承載層3和潤滑層4組成，在金屬運動零部件1表面采用常規磁控濺射法依次制備鈦膜作為過渡層2、氮化鈦膜作為承載層3和二硫化硅膜作為潤滑層4。本實施例的金屬運動零部件1的材質選自鈦、鋁、鈦合金、鋁合金和鋼等金屬材料；所述的過渡層2厚度為40nm～80nm；所述的承載層3厚度為2um～10um；所述的潤滑層4厚度為12um～20um。

采用尺寸為Φ10×3mm的TC4樣件作為金屬運動零部件1，在其表面采用常規磁控濺射法依次制備鈦膜作為過渡層2、氮化鈦膜作為承載層3和二硫化硅膜作為潤滑層4。其中過渡層2的厚度為50nm，承載層3的厚度為7um，潤滑層4的厚度為16um。

將本實施例的耐高溫固體潤滑膜在XP-5型數控高溫摩擦磨損實驗機上進行高溫摩擦磨損實驗，當溫度為700℃～1200℃，載荷范圍為10N～150N，摩擦時間為300min時，固體潤滑膜的摩擦系數小于0.3，磨損率小于0.05mg·min^-1。