[发明专利]一种高硬度、低摩擦系数、低磨损率的固体自润滑涂层

权利要求书

1.一种固体自润滑涂层，其特征在于，所述的涂层包括以下组分或由以下成分组成：

(1)硬质相TiB₂；

(2)润滑相WS₂；

其中，所述硬质相TiB₂和润滑相WS₂两相通过纳米复合生成该固体自润滑涂层，且硬质相TiB₂为晶体结构，润滑相WS₂为非晶结构；所述的硬质相TiB₂占所述固体自润滑涂层的质量分数为40wt％～63wt％；

所述的固体自润滑涂层呈纤维状生长结构；

所述润滑相完全且紧密的包裹硬质相，形成如水泥石似的结构；

所述润滑相的包裹厚度为硬质相粒径的5％～10％。

2.如权利要求1所述的固体自润滑涂层，其特征在于，基于固体自润滑涂层的总原子数，涂层中各元素的原子百分比选自下组：

16.5at％～28.2at％的Ti；

36.6at％～67.7at％的B；

5.5at％～28.3at％的W；

1.7at％～15.2at％的S。

3.如权利要求1所述的固体自润滑涂层，其特征在于，硬质相TiB₂的颗粒尺寸范围为50nm～300nm。

4.如权利要求1所述的固体自润滑涂层，其特征在于，利用X射线衍射法在2θ＝20°～70°范围内测试该固体自润滑涂层在28.5°和58.5°有TiB₂的衍射峰(0001)和(0002)。

5.如权利要求1所述的固体自润滑涂层，其特征在于，采用双靶共溅射的方法制备。

6.如权利要求1所述的固体自润滑涂层，所述的固体自润滑涂层具有以下一个或多个性能：

(a)润滑性：摩擦系数为0.1-0.6；

(b)耐磨性：磨损率为1.0×10^-17至8.0×10^-16m³/N·m。

7.一种制备如权利要求1所述的固体自润滑涂层的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

(i)提供一基材、TiB₂陶瓷靶和WS₂靶；

(ii)抽真空处理，达到所需的背底真空条件后，采用双靶共溅射法，将来自TiB₂靶的Ti、B和来自WS₂靶的W、S共溅射并沉积于所述的基材上，形成所述的固体自润滑涂层。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤(ii)中，施加于所述的TiB₂陶瓷靶的电源功率密度为2.5W/cm²～4.7W/cm²，施加于WS₂靶的电源功率密度为0.2W/cm²～2.5W/cm²。

9.一种耐磨材料，其特征在于，所述的耐磨材料含有基材，以及位于所述基材上的如权利要求1所述的固体自润滑涂层。

10.一种工件，其特征在于，所述工件含有权利要求1-6中任一所述的固体自润滑涂层。