[发明专利]一种复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜及其制备方法与应用。所述复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜包括在其厚度方向上依次层叠的Pb‑Cr过渡层、Pb‑Cr与PbCrO‑S梯度过渡层和PbCrO‑S共掺杂表层。所述制备方法包括：在基体表面依次沉积Pb‑Cr过渡层、Pb‑Cr与PbCrO梯度过渡层和PbCrO表层，获得复合氧化物薄膜；通过渗硫技术对所述复合氧化物薄膜进行渗硫处理，获得Pb‑Cr与PbCrO‑S梯度过渡层和PbCrO‑S共掺杂表层。本发明的复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜具有良好的力学性能和宽温域低摩擦磨损性能，能够满足发动机与轮机装备的宽温域低摩擦服役需求，具有很好的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜，特别涉及一种掺杂不同S含量的PbCrO-S复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜及其制备方法，可用于大气环境下航空发动机及燃气轮机服役的基体表面，属于基体表面处理技术领域。

背景技术

在大气环境下，航空发动机及燃气轮机不可避免遇到高温摩擦磨损问题，而随着航空发动机可靠性的不断提高，对压气机等低温段部件的服役性能也提出了更高的要求。如压气机刷式密封机构要求固体润滑涂层能够从室温到最高服役温度保持较低的摩擦系数和磨损，能够保障刷式密封的高效使役。然而，现役高温固体润滑材料普遍室温摩擦系数和磨损高，如PbO、Cr₂O₃等氧化物。传统的室温固体润滑材料高温性能较差，如二硫化钼等。因此，将这两类材料集成在一起，制备室温与高温均具有优异低摩擦磨损性能的复合氧化物渗硫薄膜是宽温域润滑领域重要发展方向。然而，这类薄膜制备技术难度大，目前没有相关专利报道。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜(亦可称为“PbCrO-S共掺杂薄膜”)及其制备方法与应用，从而克服了现有技术中的不足。

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复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜，包括在其厚度方向上依次层叠的Pb-Cr过渡层、Pb-Cr与PbCrO-S梯度过渡层和PbCrO-S共掺杂表层，所述PbCrO-S共掺杂表层包括PbS相、PbO相、Cr₂O₃相及Pb_xS_yO_z相。

本发明实施例还提供了一种复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜的制备方法，其包括：

采用气相反应溅射技术，在基体表面依次沉积Pb-Cr过渡层、Pb-Cr与PbCrO梯度过渡层和PbCrO表层，获得复合氧化物薄膜；

通过渗硫技术对所述复合氧化物薄膜进行渗硫处理，获得Pb-Cr与PbCrO-S梯度过渡层和PbCrO-S共掺杂表层，即所述复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜。

在一些优选实施例中，所述制备方法包括：采用渗硫技术，将所述复合氧化物薄膜置于渗硫设备的反应腔室中，以硫蒸气为反应气体，从而在所述PbCrO表层表面反应得到Pb-Cr与PbCrO-S梯度过渡层和PbCrO-S共掺杂表层。

在一些优选实施例中，所述制备方法具体包括：将所述复合氧化物薄膜置于渗硫设备的反应腔室的一端，并在反应腔室的另一端置入硫粉，将所述硫粉加热至150-250℃，且同时将所述复合氧化物薄膜加热至400-700℃，并通入惰性气体作为载气将蒸发的硫蒸气输送至所述复合氧化物薄膜处进行硫化处理，反应结束最终获得Pb-Cr与PbCrO-S梯度过渡层和PbCrO-S共掺杂表层。

本发明实施例还提供了由前述方法制备的复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜。

本发明实施例还提供了前述复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜于极端高温环境下服役器件基体表面防护领域中的用途。

本发明实施例还提供了一种装置，包括基体，所述基体上还设置有前述复合氧化物渗硫宽温域润滑薄膜。