專利名稱：空間飛行器活動(dòng)件上固體潤(rùn)滑薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間飛行器活動(dòng)件潤(rùn)滑技術(shù)，具體地說(shuō)是一種空間飛行器活 動(dòng)件上固體潤(rùn)滑薄膜的制備方法。
技術(shù)背景MoS2基潤(rùn)滑膜由于具有突出的減摩效果和極好的真空使用性能，因此一直是星用活動(dòng)部件表面改性的主要潤(rùn)滑膜系。由于這種潤(rùn)滑膜系在使用中存在著①大氣中防潮性能差，高濕度環(huán)境中很快失效，造成保存和裝配條件 苛刻；②潤(rùn)滑膜軟，表面硬度低，耐磨壽命短等缺陷；使得研制使用性能更 佳的潤(rùn)滑膜系成為當(dāng)務(wù)之急。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種空間飛行器活動(dòng)件 上固體潤(rùn)滑薄膜的制備方法，通過(guò)在活動(dòng)件表面沉積Ti中間層，然后在中間 層上同時(shí)沉積MoS2與Ti，形成固定潤(rùn)滑薄膜，它改善了薄膜結(jié)構(gòu)，使薄膜更 加致密，提高了薄膜強(qiáng)度，從而可以增強(qiáng)薄膜的摩擦學(xué)性能，提高薄膜的防 潮性。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種空間飛行器活動(dòng)件上固體潤(rùn)滑薄膜的制備方法，其特征在于包括下 列步驟(1) 化學(xué)清洗分別采用石油醚、丙酮、無(wú)水乙醇對(duì)工件進(jìn)行超聲波清 洗，清洗時(shí)間為5 15min;(2) 表面活化將清洗后的工件放入沉積室內(nèi)，導(dǎo)入Ar，輝光放電，放 電過(guò)程中溫度保持在130 140。C，非平衡線圈電流控制在3 6A、工件臺(tái)偏壓500 800V、工作氣體流量500 900sccm;(3) 鍍中間層將活化后的工件放入沉積室，導(dǎo)入Ar，鈦靶加功率，將 鈦原子從鈦耙濺射出來(lái)，沉積在工件表面，沉積時(shí)間為10 15min，沉積厚 度為250 300nm，鈦耙功率為3 4Kw;(4) 固體潤(rùn)滑薄膜沉積將已沉積中間層的工件放入沉積室，導(dǎo)入Ar， 兩個(gè)MoS2靶、 一個(gè)鈦靶同時(shí)加功率，將鈦原子、MoS2共同濺射出來(lái)，沉積到 工件表面，鈦靶功率為2 3Kw，兩個(gè)MoS2靶功率相同均為3. 5 4. 5Kw，工 件臺(tái)偏壓為55 65V，沉積時(shí)間為1 2h。本發(fā)明得到的潤(rùn)滑薄膜，整個(gè)膜層是由MoS2的納米晶體和Ti形成的飽 和固溶體，膜層與基底間的結(jié)合力強(qiáng)，硬度高，非常致密，整個(gè)膜層都屬于 有效膜層，大大提高了潤(rùn)滑膜的耐磨壽命；致密的膜層有效阻擋了大氣中水、 氧與MoS2的氧化反應(yīng)，從而提高膜層的防潮性。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是(1) 提高了防潮性能，可以增強(qiáng)活動(dòng)件環(huán)境適應(yīng)能力，延長(zhǎng)儲(chǔ)存時(shí)間， 降低儲(chǔ)存要求，節(jié)約經(jīng)費(fèi)。(2) 由于本發(fā)明工藝參數(shù)適用性好，可以被用于精度要求高，壽命長(zhǎng)的 空間飛行器活動(dòng)件潤(rùn)滑。(3) 整個(gè)過(guò)程自動(dòng)化控制，工藝穩(wěn)定，重復(fù)性好。(4) 具有適應(yīng)各類型空間飛行器活動(dòng)件潤(rùn)滑要求的特色，適應(yīng)于規(guī)模生具體實(shí)施方式
本發(fā)明采用非平衡磁控濺射薄膜沉積設(shè)備進(jìn)行，沉積室內(nèi)主要有MoS2耙、 鈦靶、工件轉(zhuǎn)臺(tái)。實(shí)施例1(l)將所需鍍膜工件進(jìn)行溶液清洗，首先用石油醚溶液超聲波粗洗5min， 再用丙酮溶液超聲波精洗5min，，最后用無(wú)水乙醇溶液超聲波清洗5min。(2) 將工件放入沉積室內(nèi)，導(dǎo)入Ar，輝光放電，放電過(guò)程中非平衡線 圈電流控制在3A、工件臺(tái)偏壓為600V、工作氣體流量700sccm，保證輝光放 電在13(TC 14(TC下進(jìn)行。(3) 輝光放電進(jìn)行完成后，對(duì)工件進(jìn)行鍍中間層工藝，鈦耙加功率，將 鈦原子從鈦耙濺射出來(lái)，沉積在工件表面，沉積時(shí)間為10min，沉積厚度為 300nm，鈦耙功率為3Kw，偏壓為60V，工作氣體流量為400 sccm。(4) 最后進(jìn)行固體潤(rùn)滑薄膜沉積，兩個(gè)MoS2耙、 一個(gè)鈦靶同時(shí)加功率， 將鈦原子、MoS2共同濺射出來(lái)，沉積到工件表面，鈦耙功率為2Kw，兩個(gè)MoS2 靶功率相同均為4Kw，工件臺(tái)偏壓為60V，工作氣體流量為600sccm，沉積時(shí) 間為L(zhǎng)5h。實(shí)施例2(l)將所需鍍膜工件進(jìn)行溶液清洗，首先用石油醚溶液超聲波粗洗5min， 再用丙酮溶液超聲波精洗5min，，最后用無(wú)水乙醇溶液超聲波清洗5min。(2) 將工件放入沉積室內(nèi)，導(dǎo)入Ar，輝光放電，放電過(guò)程中非平衡線 圈電流控制在3A、工件臺(tái)偏壓為700V、工作氣體流量800sccm，保證輝光放 電在13(TC 140'C下進(jìn)行。(3) 輝光放電進(jìn)行完成后，對(duì)工件進(jìn)行鍍中間層工藝，鈦靶加功率，將 鈦原子從鈦靶濺射出來(lái)，沉積在工件表面，沉積時(shí)間為15min，沉積厚度為 300歷，鈦耙功率為4Kw，工作氣體流量為400 sccm。(4) 最后進(jìn)行固體潤(rùn)滑薄膜沉積，兩個(gè)MoS2靶、 一個(gè)鈦革巴同時(shí)加功率，將鈦原子、MoS2共同濺射出來(lái)，沉積到工件表面，鈦靶功率為3Kw，兩個(gè)MoS2 耙功率相同均為3. 5Kw，工件臺(tái)偏壓為60V，工作氣體流量為600sccm，沉積 時(shí)間為1. 5h。
權(quán)利要求
1. 一種空間飛行器活動(dòng)件上固體潤(rùn)滑薄膜的制備方法，其特征在于包括下列步驟(1)化學(xué)清洗分別采用石油醚、丙酮、無(wú)水乙醇對(duì)工件進(jìn)行超聲波清洗，清洗時(shí)間為5～15min；(2)表面活化將清洗后的工件放入沉積室內(nèi)，導(dǎo)入Ar，輝光放電，放電過(guò)程中溫度保持在130～140℃，非平衡線圈電流控制在3～6A、工件臺(tái)偏壓500～800V、工作氣體流量500～900sccm；(3)鍍中間層將活化后的工件放入沉積室，導(dǎo)入Ar，鈦靶加功率，將鈦原子從鈦靶濺射出來(lái)，沉積在工件表面，沉積時(shí)間為10～15min，沉積厚度為250～300nm，鈦靶功率為3～4Kw；(4)固體潤(rùn)滑薄膜沉積將已沉積中間層的工件放入沉積室，導(dǎo)入Ar，兩個(gè)MoS2靶、一個(gè)鈦靶同時(shí)加功率，將鈦原子、MoS2共同濺射出來(lái)，沉積到工件表面，鈦靶功率為2～3Kw，兩個(gè)MoS2靶功率相同均為3.5～4.5Kw，工件臺(tái)偏壓為55～65V，沉積時(shí)間為1～2h。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種空間飛行器活動(dòng)件上固體潤(rùn)滑薄膜的制備方法，它包括對(duì)工件化學(xué)清洗、表面活化、鍍中間層及固體潤(rùn)滑薄膜沉積四個(gè)步驟；通過(guò)在工件表面沉積Ti中間層，再在中間層上同時(shí)沉積MoS₂與Ti，形成固定潤(rùn)滑薄膜，它改善了薄膜結(jié)構(gòu)，使薄膜更加致密，提高了薄膜強(qiáng)度，增強(qiáng)了薄膜的摩擦學(xué)性能，提高薄膜的防潮性；整個(gè)膜層是由MoS₂的納米晶體和Ti形成的飽和固溶體，膜層與基底間的結(jié)合力強(qiáng)，硬度高，非常致密，大大提高了潤(rùn)滑膜的耐磨壽命，致密的膜層有效阻擋了大氣中水、氧與MoS₂的氧化反應(yīng)。
文檔編號(hào)C23G5/00GK101270465SQ20071003821
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
發(fā)明者暉 周, 溫慶平 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一○研究所