[發明專利]一種納米晶MoS2

有效

• 申請號: 202010322092.0
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111378928B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 高曉明;張瑞;翁立軍;孫嘉奕;崔琦峰;胡明;伏彥龍;楊軍;王德生;姜棟;王琴琴
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所;上海宇航系統工程研究所
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/34;C23C14/58;F16C33/66
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王術娜

本發明提供一種納米晶MoS₂固體潤滑薄膜及其制備方法和應用，屬于固體潤滑薄膜技術領域。本發明提供的制備方法，包括以下步驟：利用濺射方法在鋼材表面沉積MoS₂薄膜，得到沉積后鋼材；將所述沉積后鋼材進行真空熱處理，在所述沉積后鋼材表面得到納米晶MoS₂固體潤滑薄膜。本發明利用濺射方法制得的MoS₂薄膜具有致密的類非晶結構；利用真空熱處理能夠使MoS₂薄膜的結構由類非晶結構向納米晶結構轉變。本發明通過將濺射方法與真空熱處理相結合來調控MoS₂薄膜中MoS₂的結晶性，以實現對納米晶MoS₂固體潤滑薄膜摩擦學性能的調控，進而提高納米晶MoS₂固體潤滑薄膜的摩擦學性能。

技術領域

本發明屬于固體潤滑薄膜技術領域，尤其涉及一種納米晶MoS₂固體潤滑薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

MoS₂是一種典型的層狀結構化合物，層內原子間通過強共價鍵結合，而層間通過弱范德華力結合，在剪切作用下層間極易滑移，從而表現出良好的潤滑性能。

通過濺射方法制備的MoS₂薄膜，常被用于真空及惰性氣氛環境條件下機械運動部件的固體潤滑，此種薄膜材料也是目前航天領域最為常用的固體潤滑材料之一。濺射得到的MoS₂薄膜通常表現為雙層結構，(約100nm～300 nm)為致密的基面取向層(002晶面平行于基體表面)，底層之上為多孔的棱面取向層(hk0晶面平行于基體表面)。在摩擦過程中，多孔的棱面取向層會在摩擦初期很快磨損殆盡，而底層致密的基面取向層厚度較薄，導致MoS₂薄膜的耐磨性能較差。另外，利用超低溫沉積技術可得到結構非常致密的非晶態MoS₂薄膜，但由于其非晶結構而不具有潤滑性。

發明內容

鑒于此，本發明目的在于提供一種納米晶MoS₂固體潤滑薄膜及其制備方法和應用，本發明提供的制備方法制得的納米晶MoS₂固體潤滑薄膜兼具致密的結構和良好的潤滑性。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

本發明提供了一種納米晶MoS₂固體潤滑薄膜的制備方法，包括以下步驟：

利用濺射方法在鋼材表面沉積MoS₂薄膜，得到沉積后鋼材；

將所述沉積后鋼材進行真空熱處理，在所述沉積后鋼材表面得到納米晶 MoS₂固體潤滑薄膜。

優選地，所述真空熱處理的溫度為100～300℃，時間為60～240min。

優選地，升溫至所述真空熱處理的溫度的升溫速率為5～20℃/min。

優選地，所述濺射為MoS₂靶濺射，所述MoS₂靶濺射的電源功率為 4～8kW，工件架轉速為1～3r/min，負偏壓值為-0～-200V。

優選地，所述濺射的沉積時間為80～200min。

優選地，所述濺射在氬氣氣氛中進行，所述氬氣的分壓為0.1～3.0Pa。

優選地，濺射前，還包括對所述鋼材的表面進行離子轟擊，所述離子轟擊的偏壓電源負偏壓為-100～-200V，時間為10～30min。

優選地，所述離子轟擊在氬氣氣氛中進行，所述氬氣的分壓為0.1～2.0Pa。

本發明還提供了上述技術方案所述制備方法制得的納米晶MoS₂固體潤滑薄膜，所述納米晶MoS₂固體潤滑薄膜的厚度為1～3μm。