[發明專利]二硫化鉬/二硫化鎢多層摻鉭薄膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010716602.2
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111621745B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 蒲吉斌;曾春;王海新;王立平;薛群基
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/16;C23C14/35
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發明公開了一種二硫化鉬/二硫化鎢多層摻鉭薄膜及其制備方法與應用。所述二硫化鉬/二硫化鎢多層摻鉭薄膜包括在其厚度方向上依次層疊的鈦過渡層、鈦/鉭/二硫化鉬/二硫化鎢多層梯度過渡層和二硫化鉬/二硫化鎢多層鉭摻雜層。所述制備方法包括：采用磁控濺射技術，在基體表面依次沉積鈦過渡層、鈦/鉭/二硫化鉬/二硫化鎢多層梯度過渡層和二硫化鉬/二硫化鎢多層鉭摻雜層，獲得二硫化鉬/二硫化鎢多層摻鉭薄膜。本發明的二硫化鉬/二硫化鎢多層摻鉭薄膜具有良好的基底結合強度、硬度及彈性模量，在大氣環境不同溫度下均具有良好的摩擦磨損性能、良好溫度自適應性能、耐濕熱、耐高溫氧化性能，能滿足航空航天飛行器潤滑穩定及長壽命服役要求。

技術領域

本發明涉及一種二硫化鉬/二硫化鎢多層薄膜，特別涉及一種二硫化鉬/二硫化鎢多層摻鉭薄膜及其制備方法，可用于大氣環境下溫度交變服役的基體表面，屬于表面處理技術領域。

背景技術

航天器和衛星在發射過程中需要經歷高濕度、高低溫交替等惡劣復雜的環境條件，因此需開發出能夠在較寬的溫度范圍和濕度范圍內具有穩定潤滑性能的固體潤滑涂層。MoS₂和WS₂是典型的層狀結構材料，它的分子層之間的力為弱的范德華鍵合力。沿(002)晶面滑動所需的剪切應力較低，表現出良好的固體潤滑性能。但由于MoS₂抗濕性差，且運用溫度在350℃以下，WS₂運用溫度雖然高于350℃，但其在較低溫度的潤滑性能較MoS₂差。

為了進一步提高二硫化鉬/二硫化鎢的耐濕性、耐高溫性，許多研究者對共濺射MoS₂、WS₂膜進行了大量的研究。盡管如此，仍未滿足航空航天固體潤滑薄膜大氣環境抗氧化性能、低濕度敏感性能、高溫抗氧化性能及力學性能要求，因而結合在特殊環境下具有不同性能優勢的MoS₂和WS₂制備多層薄膜對改善單一結構薄膜性能是有必要的。雖然多層界面一定程度上有利于提高這類材料的防腐性能，但純的MoS₂、WS₂在高溫與高濕度下仍然容易被氧化，因此進一步提高MoS₂/WS₂基固體潤滑薄膜大氣環境抗氧化性能、濕度敏感性能、高溫氧化性能及硬度等力學性能尤為重要。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種二硫化鉬/二硫化鎢多層摻鉭薄膜及其制備方法，從而克服了現有技術中的不足。

本發明的另一目的還在于提供所述二硫化鉬/二硫化鎢多層摻鉭薄膜的應用。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明實施例提供了一種二硫化鉬/二硫化鎢多層摻鉭薄膜，其包括在其厚度方向上依次層疊的鈦過渡層、鈦/鉭/二硫化鉬/二硫化鎢多層梯度過渡層和二硫化鉬/二硫化鎢多層鉭摻雜層。

本發明實施例還提供了前述二硫化鉬/二硫化鎢多層摻鉭薄膜的制備方法，其包括：采用磁控濺射技術，在基體表面依次沉積鈦過渡層、鈦/鉭/二硫化鉬/二硫化鎢多層梯度過渡層和二硫化鉬/二硫化鎢多層鉭摻雜層，獲得所述二硫化鉬/二硫化鎢多層摻鉭薄膜。

在一些優選實施例中，所述制備方法包括：采用磁控濺射技術，以鈦靶為陰極靶材，以惰性氣體為工作氣體，對鈦靶施加靶電流，對基體施加負偏壓，從而在基體表面沉積得到鈦過渡層。

在一些優選實施例中，所述制備方法包括：采用磁控濺射技術，以鈦靶、二硫化鉬靶、二硫化鎢靶、鉭靶為陰極靶材，以惰性氣體為工作氣體，對鈦靶、鉭靶、二硫化鉬靶和二硫化鎢靶施加電流，對基體施加負偏壓，從而在所述鈦過渡層表面沉積得到鈦/鉭/二硫化鉬/二硫化鎢多層梯度過渡層。