[发明专利]高真空环境下防止冷焊效应Ni-P非晶/MoS2的复合膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种在高真空环境下防止大块非晶合金或铝合金运动构件表面间真空冷焊效应的复合膜。尤其是一种通过在镀液中添加纳米二硫化钼，采用化学镀或电沉积方法，在运动构件表面制备了Ni-P非晶/M_oS₂复合膜。

背景技术

航天器在太空轨道上运行过程中所承受的真空度高于10^-5Pa的量级。有研究表明在上述高真空环境中，两个相互接触的洁净机械零部件金属表面之间非常容易发生胶粘，从而发生冷焊现象。冷焊不同于摩擦磨损，即使在两个静态接触的表面之间同样会存在真空冷焊现象，而此时却不存在摩擦磨损现象；在两个接触的动态表面之间，由于冷焊的存在而使摩擦磨损现象加剧。冷焊是真空环境的特有现象，而摩擦磨损却是在任何环境中都存在的现象，且必须是两个相互接触的动表面之间才能产生摩擦磨损，两者存在一定关系，但又是两个完全不同的概念。在高真空环境中，两个相互接触的机械零部件表面之间很容易发生材料的相互扩散转移与键合，从而导致冷焊或咬死。随着预载荷的增大和摩擦副在间歇操作过程中静止时间的延长，这些现象都越发明显。在静、动转换过程中，接触界面间因为冷焊现象的存在使粘-滑、摩擦噪声和粘着磨损增强。为了防止和避免真空冷焊行为的发生，目前采用的方法主要是表面处理。通常采用物理气相沉积(PVD)、磁控溅射、离子束溅射或表面阳离子注入等技术，在运动构件表面形成一层单质MoS₂薄膜。MoS₂薄膜的存在可有效防止真空冷焊行为的发生，同时还具有固体润滑的效能。但MoS₂薄膜与金属基体结构与性质差别很大，与基体的结合强度较低，使用过程中极易脱落，从而使MoS₂薄膜防冷焊的寿命降低。在空间工作条件下，运动构件难以或无法更换，要求运动构件表面能够长期防冷焊。MoS₂薄膜的脱落和损伤对于长期防冷焊的要求是不利的。

迄今为止，可有效用于预防空间冷焊效应的Ni-P非晶合金/纳米MoS₂复合膜的研究还未见报导。

发明内容

为了有效防止真空冷焊效应，本发明提供一种高真空环境下防止冷焊效应Ni-P非晶/MoS₂的复合膜。在非晶和铝合金工件表面的复合膜中，MoS₂具有良好的防真空冷焊性能；Ni-P非晶镀层具有与基体结合能力高的特点，可有效防止薄膜脱落，同时具有高硬度特点，可以提高运动构件的耐磨性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种高真空环境下防止冷焊效应Ni-P非晶/M_oS₂的复合膜，在非晶和铝合金工件表面上镀覆Ni-P非晶/M_oS₂复合膜，在高真空环境下所述Ni-P非晶/M_oS₂复合膜具有防止冷焊效应；Ni-P非晶/M_oS₂复合膜和非晶合金的粘着系数以及Ni-P非晶/M_oS₂复合膜和铝合金的粘着系数都小于10^-4量级。

本发明的有益效果是：这种高真空环境下防止冷焊效应Ni-P非晶/MoS₂的复合膜，在高真空(＞10^-5Pa)环境下具有很高的防真空冷焊性，可延长金属零部件的使用寿命，降低能耗，节约能源，不污染环境。经过地面模拟空间环境测试证明，这种镀层可防止航天飞行器中运动构件或接触对偶摩擦副的真空冷焊行为，因此在航天、真空器件等工业领域具有广泛的应用前景。该发明不需要复杂的设备，而且工艺简单、材料来源广阔、价格低廉、制备成本低、生产过程无污染，适合于工业化生产。

附图说明

图1是材料对偶Zr基大块非晶合金-Zr基大块非晶合金的粘着系数-时间曲线；

图2是材料对偶Zr基大块非晶合金镀覆Ni-P/M_oS₂复合膜-Zr基大块非晶合金的粘着系数-时间曲线。

具体实施方式

实施例1：

空间分离系统卡环需要表面处理，以防止空间真空冷焊，并能够长期工作。为此在非晶合金表面制备了高真空环境下防止冷焊效应Ni-P非晶/MoS2的复合膜。