[發(fā)明專利]一種織構(gòu)化Ta/Ag寬溫區(qū)自潤(rùn)滑涂層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810930269.8
• 申請(qǐng)日: 2018-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN109338287B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建亮;張夏菲;王俊;李航;熊黨生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/02
• 分類號(hào): C23C14/02;C23C14/16;C23C14/35;B23K26/00
• 代理公司: 南京蘇創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32273
• 代理人: 張學(xué)彪

本發(fā)明公開了一種織構(gòu)化Ta/Ag寬溫區(qū)自潤(rùn)滑涂層的制備方法，包括以下步驟：1)、基材的預(yù)處理；2)、濺射沉積Ta過渡層；3)、表面織構(gòu)化處理：4)、濺射沉積Ag潤(rùn)滑相，得到織構(gòu)化Ta/Ag寬溫區(qū)自潤(rùn)滑涂層。本發(fā)明的織構(gòu)化Ta/Ag寬溫區(qū)自潤(rùn)滑涂層的制備方法的激光織構(gòu)化處理過程中，Ta涂層的熱影響區(qū)小，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，孔邊緣粗糙度低，低的粗糙度有助于潤(rùn)滑膜的鋪展與潤(rùn)滑壽命的延長(zhǎng)。Ta作為過渡層改善了基體與Ag潤(rùn)滑膜之間的結(jié)合能力，可起到優(yōu)異的承載效果；織構(gòu)微孔可在摩擦過程中存儲(chǔ)銀磨屑顆粒，延長(zhǎng)表面潤(rùn)滑膜壽命；微孔的深度遠(yuǎn)大于Ta過渡層的厚度，這種貫穿過渡層的孔，可有效消除孔加工中的應(yīng)力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體潤(rùn)滑薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種織構(gòu)化Ta/Ag寬溫區(qū)自潤(rùn)滑涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

銀是一種典型的固體潤(rùn)滑材料，通過膜內(nèi)的低剪切提供潤(rùn)滑，用于關(guān)鍵零部件表面摩擦學(xué)改性。在真空、高溫、高載荷等苛刻摩擦條件下，銀作為固體潤(rùn)滑涂層在高溫具有較高的磨損率；此外，銀膜與鋼基體表面間的結(jié)合性能欠佳，并在摩擦過程中鋼基體易被氧化生成硬質(zhì)氧化鐵磨粒，引起的銀潤(rùn)滑膜的損傷。

近年來，涂層表面織構(gòu)化技術(shù)用于改善接觸界面的摩擦學(xué)性能，織構(gòu)陣列可作為潤(rùn)滑材料的儲(chǔ)池，還可起到捕捉磨屑作用。先前有在織構(gòu)化活塞環(huán)外表面進(jìn)行化學(xué)鍍銀的報(bào)道，但直接織構(gòu)化處理后的表面質(zhì)量較差，微織構(gòu)周圍存在向上凸起的熱影響區(qū)，較大的表面粗糙度不利于后續(xù)潤(rùn)滑膜的沉積與粘附。涂層表面織構(gòu)化會(huì)由于激光產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致涂層裂紋、剝落，對(duì)亞穩(wěn)定的涂層還會(huì)產(chǎn)生相變等影響。考慮上述兩方面因素，需要在鋼基體與Ag涂層之間沉積合適的過渡層。

有相關(guān)研究報(bào)道將Cr、Ni作為Ag涂層與鋼基體間的過渡層，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于無過渡層織構(gòu)化鋼上的Ag涂層，織構(gòu)化Cr或Ni過渡層上Ag涂層的摩擦系數(shù)更低且更穩(wěn)定，其磨損率降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。鉭具有高熔點(diǎn)，優(yōu)異的延展性與耐腐蝕性，在電子、生物醫(yī)學(xué)、槍管防護(hù)等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。鉭中間層一定程度上改善Ag薄膜與鋼基體的結(jié)合性能，防止鋼表面氧化物磨粒的形成；在Ta硬質(zhì)層上進(jìn)行織構(gòu)加工，由于鉭的耐高溫特性，其表面熱影響區(qū)的范圍較小，表面粗糙度低。

因此，針對(duì)上述問題提出一種織構(gòu)化Ta/Ag寬溫區(qū)自潤(rùn)滑涂層及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供織構(gòu)化Ta/Ag寬溫區(qū)自潤(rùn)滑涂層及其制備方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種織構(gòu)化Ta/Ag寬溫區(qū)自潤(rùn)滑涂層的制備方法，包括以下步驟：

1）、基材的預(yù)處理：利用砂紙打磨去除表面銹層和氧化層，拋光成鏡面，清洗并烘干，得到預(yù)處理的基材；

2）、濺射沉積Ta過渡層：采用第一直流磁控濺射方法，在步驟1）得到的預(yù)處理的基材表面濺射一層Ta作為過渡層；

3）、表面織構(gòu)化處理：用Nd:YAG脈沖激光器對(duì)步驟2中的Ta過渡層刻蝕微孔，得到織構(gòu)化的Ta過渡層；

4）、濺射沉積Ag潤(rùn)滑相：采用第二直流磁控濺射方法，在步驟3）得到的織構(gòu)化的Ta過渡層表面濺射Ag作為潤(rùn)滑劑，得到織構(gòu)化Ta/Ag寬溫區(qū)自潤(rùn)滑涂層。

更進(jìn)一步的，步驟1）中所述基材為45鋼。

更進(jìn)一步的，步驟2）中第一直流磁控濺射方法采用以下工藝參數(shù)：背底真空度低于5.5*10^-3Pa，靶基距為60mm，工作氣壓為0.1-0.4Pa，氬氣流量為40-60sccm，濺射功率為40-70W，濺射時(shí)間為1-2h。

更進(jìn)一步的，步驟2）中Ta過渡層的厚度為500nm-2μm。