[发明专利]一种星用二硫化钼基复合润滑膜的制备方法

说明书

本发明提供一种星用二硫化钼基复合润滑膜的制备方法，采用闭合场非平衡磁控溅射MoS₂靶、Ti靶和稀土氟化物靶，在工作气体Ar的作用下，通过控制MoS₂靶和Ti靶的电流以及稀土氟化物靶的功率，来制备二硫化钼基复合薄膜。该薄膜不仅结构致密，减摩性能优异，而且显著改善了传统MoS₂基薄膜的耐磨性，寿命提高数倍。

技术领域

本发明涉及润滑物质制备领域，特别涉及一种星用二硫化钼基复合润滑膜的制备方法。

背景技术

航天器发射入轨后，其所在的空间环境与地面大气环境存在很大差异，主要表现在：高真空度、高低温交变、微重力、强辐射和原子氧。在这些特殊的空间环境效应下，传统的空间润滑油脂易挥发、易爬移、易降解失效，已不能满足工程上的需求。特别的，油脂挥发产生的污染物是光学载荷的大忌。

MoS₂固体润滑涂层与空间润滑油脂相比，具有零挥发污染、耐高低温交变、耐空间辐照、空间稳定性好等特点，因此在具有防污染要求的光学遥感载荷上得到广泛应用。但是，传统的空间用MoS₂固体润滑薄膜抗潮湿能力差，大气环境下易被腐蚀。在航天器发射前，固体润滑薄膜历经地面环境下的安装、调试、存储后，摩擦寿命提前衰减，大大影响了其在轨使用寿命，无法满足新一代光学遥感卫星8～15年超长寿命的要求。因此，对星用长寿命固体润滑涂层提出了急迫的研制需求。

本发明所制备的二硫化钼基复合润滑薄膜，一方面因为Ti打底层的添加及梯度过渡层的设计增强了功能层与基底的结合力，另一方面稀土氟化物的添加使得薄膜结构更加致密、硬度提升，阻挡了大气中水和氧气的侵入，因而薄膜具备更高的耐磨寿命和防潮性能，且因为添加物都是微量而依然可以保持低的摩擦系数和良好的润滑性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种星用二硫化钼基复合润滑膜的制备方法，以解决MoS₂薄膜在大气环境下防潮性能差、耐磨寿命短的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种星用二硫化钼基复合润滑膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、靶材制备：

分别在镀膜设备的两个直流靶位上装入Ti靶和MoS₂靶，在一个射频靶位上装入稀土氟化物靶，对Ti靶、MoS₂靶和稀土氟化物靶分别进行表面打磨，去除氧化皮至露出新鲜表皮；

S2、样品准备：

对样品进行打磨、抛光、消磁、清洗后吹干，装入镀膜设备；

S3、基体预处理：

将镀膜腔室抽至3.0×10^-4～3.0×10^-5Pa，导入工作气体Ar，控制流量20～50sccm，基体偏压设置为100～200V，维持15～20min，让Ar等离子体轰击靶材，实现基体表面的清洗与活化；

S4、镀打底层：

Ti靶电流线性增强至3～5A，其他靶材关闭，溅射时间50～60min；

S5、镀过渡层：

Ti靶电流线性下降至0.25～0.5A，MoS₂靶电流线性增强至1～2A，溅射时间50～60min；

S6、镀功能层：

维持步骤S5中Ti靶电流和MoS₂靶的电流，开启稀土氟化物靶，功率控制在50～200w，溅射时间350～400min。

进一步地，所述步骤S2中，采用600#、1200#砂纸依次打磨。