[发明专利]二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜及其制备方法与应用。所述二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜包括在其厚度方向上依次层叠的钛过渡层、钛/钽/二硫化钼/二硫化钨多层梯度过渡层和二硫化钼/二硫化钨多层钽掺杂层。所述制备方法包括：采用磁控溅射技术，在基体表面依次沉积钛过渡层、钛/钽/二硫化钼/二硫化钨多层梯度过渡层和二硫化钼/二硫化钨多层钽掺杂层，获得二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜。本发明的二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜具有良好的基底结合强度、硬度及弹性模量，在大气环境不同温度下均具有良好的摩擦磨损性能、良好温度自适应性能、耐湿热、耐高温氧化性能，能满足航空航天飞行器润滑稳定及长寿命服役要求。

技术领域

本发明涉及一种二硫化钼/二硫化钨多层薄膜，特别涉及一种二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜及其制备方法，可用于大气环境下温度交变服役的基体表面，属于表面处理技术领域。

背景技术

航天器和卫星在发射过程中需要经历高湿度、高低温交替等恶劣复杂的环境条件。由于固体润滑剂在较宽的温度范围和湿度范围内的稳定性，开发出满足工程规范要求的固体润滑剂。MoS₂和WS₂是典型的层状结构材料，它的分子层之间的力为弱的范德华键合力。沿(002)晶面滑动所需的剪切应力较低，表现出良好的固体润滑性能。但由于MoS₂抗湿性差，且运用温度在350℃以下，WS₂运用温度虽然高于350℃，但其在低温下比MoS₂更容易氧化，导致润滑性能的降低。

为了进一步提高二硫化钼/二硫化钨的耐湿性、耐高温性，许多研究者对共溅射MoS₂、WS₂膜进行了大量的研究。尽管如此，仍未满足航空航天固体润滑薄膜大气环境抗氧化性能、湿度敏感性能、高温氧化性能及硬度等力学性能要求，因而MoS₂和WS₂两者的结合制备多层薄膜是有必要的。然而，纯的MoS₂、WS₂结合在高温与高湿度下仍然容易被氧化，因此进一步提高MoS₂/WS₂基固体润滑薄膜大气环境抗氧化性能、湿度敏感性能、高温氧化性能及硬度等力学性能尤为重要。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜及其制备方法，从而克服了现有技术中的不足。

本发明的另一目的还在于提供所述二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜，其包括在其厚度方向上依次层叠的钛过渡层、钛/钽/二硫化钼/二硫化钨多层梯度过渡层和二硫化钼/二硫化钨多层钽掺杂层。

本发明实施例还提供了前述二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜的制备方法，其包括：采用磁控溅射技术，在基体表面依次沉积钛过渡层、钛/钽/二硫化钼/二硫化钨多层梯度过渡层和二硫化钼/二硫化钨多层钽掺杂层，获得所述二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜。

在一些优选实施例中，所述制备方法包括：采用磁控溅射技术，以钛靶为阴极靶材，以保护性气体为工作气体，对钛靶施加靶电流，对基体施加负偏压，从而在基体表面沉积得到钛过渡层。

在一些优选实施例中，所述制备方法包括：采用磁控溅射技术，以钛靶、二硫化钼靶、二硫化钨靶、钽靶为阴极靶材，以保护性气体为工作气体，对钛靶和钽靶施加靶电流，对二硫化钼靶和二硫化钨靶施加溅射功率，对基体施加负偏压，从而在所述钛过渡层表面沉积得到钛/钽/二硫化钼/二硫化钨多层梯度过渡层。