[发明专利]一种低摩擦系数MoS2基金属复合固体润滑膜

说明书

本发明公开了一种低摩擦系数MoS₂基金属复合固体润滑膜，由下述原子百分比的成分组成：Cu 2at％～38at％，Al 0～12at％，MoS₂余量；制备方法包括以下步骤：在磁控溅射镀膜前，在基底表面预沉积Ti或Al预结合层；金属靶材和MoS₂靶材进行磁控溅射，得到低摩擦系数MoS₂基金属复合固体润滑膜。本发明改良了二硫化钼固体润滑膜与金属添加剂结合的成分体系，解决了二硫化钼基固体润滑膜在使用中耐磨性较差及使用环境苛刻的问题，提供了二硫化钼基薄膜多场合使用的可能性，并延长了薄膜的使用寿命。

技术领域

本发明涉及对金属的涂覆领域，具体涉及一种低摩擦系数MoS₂基金属复合固体润滑膜。

背景技术

为防止与保护摩擦表面在作相对运动时免于损坏及减少其摩擦和磨损而在表面上使用的粉末状或薄膜状固体称为固体润滑剂。固体润滑膜用于不能使用润滑油脂的地方、环境恶劣及无需维护的场合下，常见应用于空间技术、电气工程及汽车工程等领域。固体润滑剂的种类按原料可分为硫化物、石墨、软金属、金属氧化物、金属氟化物等几类。

二硫化钼具有良好的各向异性与较低的摩擦因数，且S对金属的粘附力很强，使二硫化钼能很好地附着在金属表面并始终发挥润滑功能，是一种性能良好的金属硫化物固体润滑剂。但大气环境下的二硫化钼在400℃左右时就开始逐渐氧化，其摩擦系数逐渐升高，而且二硫化钼的耐潮湿氧化性差，随大气中湿度的增加其摩擦系数也增高。

为提高二硫化钼的耐氧化和耐湿性，扩大其使用范围，研究人员通过添加单质金属、树脂材料、金属氧化物、金属硫化物或金属氟化物等与二硫化钼形成二组份或多组份固体润滑材料以改善固体润滑薄膜的润滑、耐磨损以及抗湿抗氧化性能。

固体润滑膜通常采用的制备方法以及存在的问题有：(1)浸涂、喷涂、刷涂，但这些涂覆方式形成的润滑膜的结合力不好、外观性差、耐特种介质差、膜的均匀性难以保证，如中国专利CN03127698.9公开的一种应用于汽车花键轴类零件的固体润滑膜的制备方法；(2)电沉积法，这种方法多存在沉积速率过慢的问题；(3)离子镀法，但是离子镀会在工件表面沉积大量大颗粒导致膜层表面粗糙度较大，内部包裹的颗粒易导致膜层剥离失效，使得膜层的耐磨性能受到影响，不能完全满足长寿命固体润滑设备仪器的需要；(4)物理气相沉积法，该方法制得的润滑膜具有结合力好、膜层均匀、沉积速率适中、膜层致密等优点，但仍存在多次重复使用后固体润滑膜与基底之间内应力增加，固体润滑膜仍然较好的情况下基底已经氧化的问题，如中国专利94107544.3公开的一种共溅射固体润滑薄膜。

物理气相沉积法主要有真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等方法。相对于真空蒸镀，磁控镀膜过程中靶材无相变，化学成分稳定，工艺重复性好，便于自动化生产，且所镀膜层沉积均匀，不会出现熔滴等缺陷现象，适合固体润滑薄膜等制备。

因此，针对上述问题，需要改良二硫化钼固体润滑膜与金属添加剂结合的成分体系，解决二硫化钼基固体润滑膜在使用中耐磨性较差及使用环境苛刻的问题，提供二硫化钼基薄膜多场合使用的可能性，并延长薄膜的使用寿命。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种低摩擦系数MoS₂基金属复合固体润滑膜。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种低摩擦系数MoS₂基金属复合固体润滑膜，由下述原子百分比的成分组成：Cu 2at％～38at％，Al 0～12at％， MoS₂余量；低摩擦系数MoS₂基金属复合固体润滑膜的制备方法，包括以下步骤：