[發明專利]一種固體潤滑多層復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201510989894.6
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105568215B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 韋春貝;代明江;侯惠君;林松盛;李琪;石倩;胡芳;趙利;曾威
• 申請（專利權）人: 廣東省新材料研究所
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C14/14;C23C14/06;C23C14/35;C23C28/00
• 代理公司: 廣東世紀專利事務所有限公司 44216
• 代理人: 千知化

本發明公開了一種固體潤滑多層復合膜及其制備方法。固體潤滑多層復合膜依次由基體（1）、金屬底層Me（2）、CuNiIn層（3）、金屬過渡層Me（4）和MoS₂?Me層（5）構成。其制備方法：采用磁控濺射方法，首先在基體（1）上沉積金屬底層（2），然后依次沉積CuNiIn層（3）、金屬過渡層Me（4）和MoS₂?Me層（5），交替沉積形成多層結構，最外層為MoS₂?Me層（5）。本發明的多層結構的固體潤滑復合膜具有結合強度高、摩擦系數低的性能特點，摩擦系數低至0.06，具有優良的自潤滑、抗咬合性能和耐磨壽命，可應用在軸承、齒輪、葉片、工模具等部件上。

技術領域

本發明屬于表面工程技術領域，特別是采用磁控濺射技術沉積一種Me/CuNiIn/Me/MoS₂-Me多層復合膜的方法，本發明可應用于多種金屬工件表面自潤滑抗咬合耐磨損處理。

背景技術

MoS₂被譽為固體潤滑之王，具有優良的自潤滑特性，被大量應用在軸承、齒輪、刀具等運動部件以及加工工模具中。但是MoS₂在潮濕大氣或氧化環境中易于發生氧化而使其潤滑性能退化，耐磨壽命大大降低。現有文獻表明：采用摻雜或者復合膜的方法是有效提高MoS₂潤滑耐磨性能的方法。如摻雜Ti、Cr金屬元素的MoS₂-Ti、MoS₂-Cr薄膜，薄膜結構更加致密，耐磨性能有了很大提高。然而單層的MoS₂-Ti、MoS₂-Cr薄膜與基體的結合力不足，耐磨壽命仍然有待于進一步提高。

CN201110081977.1公開了一種TiN+MoS₂/Zr組合涂層刀具及其制備工藝。該工藝在刀具表面先沉積TiN層，然后再沉積MoS₂-Zr層，雙層涂層刀具表面具有較高的硬度，同時又具有較低的摩擦系數。

CN201310026859.5公開了一種基體表面高硬度低磨損的MoS₂復合薄膜的制備方法。該方法在基體表面依次沉積Ti打底層、TiN過渡層、最后沉積Ti-MoS₂復合薄膜，這種過渡多層結構復合膜具有較好的結合力以及耐磨性能。

雖然這些復合涂層對性能有很大改善，但薄膜中只存在一層MoS₂，薄膜的潤滑性能仍然是單層的MoS₂薄膜在起作用，硬質層往往只是提高其機械性能，因此潤滑性能仍然有待提高。同時MoS₂薄膜與其他材料的結合力不足，耐磨壽命比較差。

CuNiIn固體潤滑涂層主要被應用于葉片榫頭、齒輪等中，具有良好的抗微動磨損、抗黏著咬合性能，在高溫500℃下仍具有較好的潤滑性能。

CN201420268461.2公開了一種在鈦合金端齒齒輪嚙合工作面上涂覆CuNiIn涂層，可有效防止TC11和GH4169合金黏著。但C. Mary,等[High temperature fretting wear ofa Ti alloy/CuNiIn contact，《Surface and Coatings Technology》，2008, 203:691-698]研究表明：CuNiIn涂層的摩擦系數很高，一般在0.5~0.8左右，磨損率高，耐磨壽命有待提高。

發明內容

本發明的目的是針對上述潤滑薄膜潤滑性能不足的問題，提供一種固體潤滑多層復合膜，該多層膜具有較高的結合強度、低的摩擦系數和磨損率。

本發明的另一個目的是提供的一種所述固體潤滑多層復合膜的制備方法，該方法滿足低溫大面積制備的要求，具有生產效率高、成本低等優點。