[發(fā)明專(zhuān)利]一種寬溫域納米復(fù)合結(jié)構(gòu)碳基自潤(rùn)滑薄膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911420210.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111041442B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李澤清;何衛(wèi)鋒;張虹虹;聶祥樊;張廣安;李應(yīng)紅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/35
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/35;C23C14/16;C23C14/02;C23C14/06
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種寬溫域納米復(fù)合結(jié)構(gòu)碳基自潤(rùn)滑薄膜，其特征在于，該薄膜具有由超晶格納米多層WC/a-C和納米層a-C構(gòu)成的復(fù)合納米多層結(jié)構(gòu)；其中：

納米層a-C與超晶格納米多層WC/a-C的調(diào)制比為1：(0.75～1.25)，調(diào)制周期為100～200nm；

超晶格納米多層WC/a-C中WC子層與a-C子層的調(diào)制比為1：(0.75～1.25)，調(diào)制周期為3～6nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬溫域納米復(fù)合結(jié)構(gòu)碳基自潤(rùn)滑薄膜，其特征在于，該薄膜的總厚度為2～4μm。

3.權(quán)利要求1所述的寬溫域納米復(fù)合結(jié)構(gòu)碳基自潤(rùn)滑薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)對(duì)基體表面進(jìn)行磨削和拋光處理，然后清洗、吹干拋光表面，對(duì)拋光表面進(jìn)行Ar⁺刻蝕；

2)在經(jīng)Ar⁺刻蝕的基體表面沉積金屬Cr粘結(jié)層；

3)在Cr粘結(jié)層表面沉積WC摻雜的非晶碳梯度過(guò)渡層；

4)在非晶碳梯度過(guò)渡層表面制備超晶格WC/a-C納米多層；

5)在超晶格WC/a-C納米多層表面制備非晶碳a-C納米層；

6)根據(jù)需求，依次循環(huán)執(zhí)行重復(fù)步驟4)和步驟5)操作，制備得到由超晶格WC/a-C納米多層和非晶碳a-C納米層交替疊加組成的超晶格納米復(fù)合多層結(jié)構(gòu)，即得到寬溫域納米復(fù)合結(jié)構(gòu)碳基自潤(rùn)滑薄膜；其中，循環(huán)執(zhí)行次數(shù)為9～20次。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬溫域納米復(fù)合結(jié)構(gòu)碳基自潤(rùn)滑薄膜的制備方法，其特征在于，步驟1)中，對(duì)拋光表面進(jìn)行Ar⁺刻蝕，具體工藝參數(shù)為：基體偏壓-(500～700)V，樣品轉(zhuǎn)速5rpm，刻蝕時(shí)長(zhǎng)15～30min。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬溫域納米復(fù)合結(jié)構(gòu)碳基自潤(rùn)滑薄膜的制備方法，其特征在于，步驟2)中，采用多靶非平衡濺射系統(tǒng)在Ar⁺刻蝕后的基體表面沉積金屬Cr粘結(jié)層，工藝參數(shù)為：Cr靶電流為3A，基體偏壓-(80-120)V，樣品轉(zhuǎn)速5～8rpm。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬溫域納米復(fù)合結(jié)構(gòu)碳基自潤(rùn)滑薄膜的制備方法，其特征在于，步驟3)中，采用多靶非平衡濺射系統(tǒng)在Cr粘結(jié)層表面沉積WC摻雜的非晶碳梯度過(guò)渡層，工藝參數(shù)為：碳靶和碳化鎢對(duì)靶的靶電流分別從0A線性增加到3A和0.6A，電流上升時(shí)間1200s，基體偏壓-(60～80)V，樣品轉(zhuǎn)速為7～10rpm。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬溫域納米復(fù)合結(jié)構(gòu)碳基自潤(rùn)滑薄膜的制備方法，其特征在于，步驟4)中，在非晶碳梯度過(guò)渡層制備超晶格WC/a-C納米多層，工藝參數(shù)為：碳靶和碳化鎢對(duì)靶的靶電流分別為3A和0.6A，偏壓-(60～80)V，樣品轉(zhuǎn)速為1～2rpm。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬溫域納米復(fù)合結(jié)構(gòu)碳基自潤(rùn)滑薄膜的制備方法，其特征在于，步驟5)中，在超晶格WC/a-C納米多層表面制備非晶碳a-C納米層，工藝參數(shù)為，控制碳化鎢靶的靶電流從0.6A線性減小至0A，電流下降時(shí)間為60s，碳靶電流為3A，偏壓-(60～80)V，樣品轉(zhuǎn)速為1～2rpm。

9.根據(jù)權(quán)利要求3～8中任意一項(xiàng)所述的寬溫域納米復(fù)合結(jié)構(gòu)碳基自潤(rùn)滑薄膜的制備方法，其特征在于，步驟1)中，對(duì)基體表面進(jìn)行磨削和拋光處理至基體表面粗糙度低于0.05μm；清洗是依次采用丙酮和無(wú)水乙醇溶液進(jìn)行超聲清洗15～20min；吹干是使用干燥氧氣吹凈拋光表面。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的寬溫域納米復(fù)合結(jié)構(gòu)碳基自潤(rùn)滑薄膜的制備方法，其特征在于，所述基體為鐵基的合金基體。