[发明专利]一种纳米晶MoS2

说明书

本发明提供一种纳米晶MoS₂固体润滑薄膜及其制备方法和应用，属于固体润滑薄膜技术领域。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：利用溅射方法在钢材表面沉积MoS₂薄膜，得到沉积后钢材；将所述沉积后钢材进行真空热处理，在所述沉积后钢材表面得到纳米晶MoS₂固体润滑薄膜。本发明利用溅射方法制得的MoS₂薄膜具有致密的类非晶结构；利用真空热处理能够使MoS₂薄膜的结构由类非晶结构向纳米晶结构转变。本发明通过将溅射方法与真空热处理相结合来调控MoS₂薄膜中MoS₂的结晶性，以实现对纳米晶MoS₂固体润滑薄膜摩擦学性能的调控，进而提高纳米晶MoS₂固体润滑薄膜的摩擦学性能。

技术领域

本发明属于固体润滑薄膜技术领域，尤其涉及一种纳米晶MoS₂固体润滑薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

MoS₂是一种典型的层状结构化合物，层内原子间通过强共价键结合，而层间通过弱范德华力结合，在剪切作用下层间极易滑移，从而表现出良好的润滑性能。

通过溅射方法制备的MoS₂薄膜，常被用于真空及惰性气氛环境条件下机械运动部件的固体润滑，此种薄膜材料也是目前航天领域最为常用的固体润滑材料之一。溅射得到的MoS₂薄膜通常表现为双层结构，(约100nm～300 nm)为致密的基面取向层(002晶面平行于基体表面)，底层之上为多孔的棱面取向层(hk0晶面平行于基体表面)。在摩擦过程中，多孔的棱面取向层会在摩擦初期很快磨损殆尽，而底层致密的基面取向层厚度较薄，导致MoS₂薄膜的耐磨性能较差。另外，利用超低温沉积技术可得到结构非常致密的非晶态MoS₂薄膜，但由于其非晶结构而不具有润滑性。

发明内容

鉴于此，本发明目的在于提供一种纳米晶MoS₂固体润滑薄膜及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法制得的纳米晶MoS₂固体润滑薄膜兼具致密的结构和良好的润滑性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种纳米晶MoS₂固体润滑薄膜的制备方法，包括以下步骤：

利用溅射方法在钢材表面沉积MoS₂薄膜，得到沉积后钢材；

将所述沉积后钢材进行真空热处理，在所述沉积后钢材表面得到纳米晶 MoS₂固体润滑薄膜。

优选地，所述真空热处理的温度为100～300℃，时间为60～240min。

优选地，升温至所述真空热处理的温度的升温速率为5～20℃/min。

优选地，所述溅射为MoS₂靶溅射，所述MoS₂靶溅射的电源功率为 4～8kW，工件架转速为1～3r/min，负偏压值为-0～-200V。

优选地，所述溅射的沉积时间为80～200min。

优选地，所述溅射在氩气气氛中进行，所述氩气的分压为0.1～3.0Pa。

优选地，溅射前，还包括对所述钢材的表面进行离子轰击，所述离子轰击的偏压电源负偏压为-100～-200V，时间为10～30min。

优选地，所述离子轰击在氩气气氛中进行，所述氩气的分压为0.1～2.0Pa。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的纳米晶MoS₂固体润滑薄膜，所述纳米晶MoS₂固体润滑薄膜的厚度为1～3μm。