專利名稱：一種TiWN/MoS₂復(fù)合薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合薄膜的制備方法，更具體地，是一種TiWN/Mo&復(fù)合薄膜的制 備方法。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)薄膜廣泛的應(yīng)用于控制摩擦磨損，為了進(jìn)一步提高薄膜的性能提出過許多方 法，如多種成分復(fù)合、多層膜以及超晶格。大多數(shù)研究集中于怎樣提高薄膜本身的機(jī)械強(qiáng) 度，而忽視其對(duì)于摩擦行為的負(fù)作用。將W加入到TiN中形成的TiWN薄膜提高膜的硬度，并且具有優(yōu)良的抗氧化性能與 耐腐蝕性能，但TiWN薄膜本身非常脆，并有較高的摩擦系數(shù)，磨損過程中導(dǎo)致薄膜不能到 達(dá)預(yù)期的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種耐磨減摩的TiWN/Mo&復(fù)合薄膜的制備方法，具有工藝 簡(jiǎn)單、參數(shù)易控制、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。本發(fā)明是通過如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的針對(duì)MO&薄膜具有潤(rùn)滑作用的特點(diǎn)，通過在 硬質(zhì)的TiWN薄膜上濺射MO&軟薄膜，從而可以保持硬質(zhì)薄膜的耐磨性，并且能夠降低摩擦 系數(shù)，保護(hù)互摩的表面，同時(shí)可以減少接觸面積和剪切強(qiáng)度，且不會(huì)大量降低壓力和減少拉 應(yīng)力，有效提高了硬質(zhì)薄膜的摩擦學(xué)性能，在耐磨薄膜中非常有應(yīng)用前景。本發(fā)明的制備TiWN/Mo&復(fù)合薄膜的方法，包括以下步驟(1)預(yù)處理選取基材，并對(duì)基材進(jìn)行表面拋光以及清洗處理；(2)制備TiWN薄膜在氮?dú)夂蜌鍤夥諊校捎肨i靶和W靶通過磁控濺射法在上 述基材表面濺射TiWN薄膜；(3)制備MO&薄膜在氬氣氛圍中，采用MO&靶通過磁控濺射法在上述TiWN薄膜 上濺射MO&薄膜，得到TiWN/Mo&復(fù)合薄膜。選擇性地，本發(fā)明的制備方法中制備TiWN薄膜時(shí)磁控濺射的功率為200 250瓦。選擇性地，本發(fā)明的制備方法中制備MO&薄膜時(shí)磁控濺射的功率為150 200瓦。優(yōu)選地，本發(fā)明中的磁控濺射法采用射頻濺射電源。進(jìn)一步優(yōu)選地，本發(fā)明中濺射的時(shí)間為1 2小時(shí)。利用本發(fā)明制備的TiWN/Mo&復(fù)合薄膜，包括硬質(zhì)的TiWN薄膜以及對(duì)其起保護(hù)作 用且具有潤(rùn)滑減摩作用的MO&軟薄膜，具有良好的耐磨減摩性能，可以作為機(jī)械零件的保 護(hù)涂層，起到提高機(jī)械性能和延長(zhǎng)使用壽命的作用，且生產(chǎn)條件要求低、工藝簡(jiǎn)單、成本低 廉、產(chǎn)率高，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，在機(jī)械制造業(yè)以及航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景


圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的TiWN/Mo&復(fù)合薄膜的XRD譜圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的TiWN/Mo&復(fù)合薄膜的掃描電鏡圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的TiWN/Mo&復(fù)合薄膜的摩擦系數(shù)與旋轉(zhuǎn)次數(shù)的關(guān)系 具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施方式
進(jìn)一步描述本發(fā)明，由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明也可通過其 它的不脫離本發(fā)明技術(shù)特征的方案來描述，因此所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或等同本發(fā)明范圍內(nèi) 的改變均被本發(fā)明包含。實(shí)施例1 按照如下方法制備TiWN/Mo&復(fù)合薄膜(1)預(yù)處理首先對(duì)Cr40鋼表面進(jìn)行拋光處理，然后依次用丙酮、酒精和去離子水 清洗并干燥，得到基材；(2)制備TiWN薄膜在氮?dú)夂蜌鍤獾捏w積比為3 1的混合保護(hù)氣氛中，采用Ti 靶和W靶通過磁控濺射法，以200W的功率在上述基材表面進(jìn)行反應(yīng)濺射，生成TiWN薄膜；(3)制備MO&薄膜在氬氣氛圍中，采用MO&靶通過磁控濺射法以150W的功率在 上述TiWN薄膜上濺射Mc^2薄膜，制備出TiWN/Mc)&復(fù)合薄膜。實(shí)施例2 按照如下方法制備TiWN/Mo&復(fù)合薄膜(1)預(yù)處理首先對(duì)Cr40鋼表面進(jìn)行拋光處理，然后依次用丙酮、酒精和去離子水 清洗并干燥，得到基材；(2)制備TiWN薄膜在氮?dú)夂蜌鍤獾捏w積比為2 1的混合保護(hù)氣氛中，采用Ti 靶和W靶通過磁控濺射法，以250W的功率在上述基材表面進(jìn)行反應(yīng)濺射，生成TiWN薄膜；(3)制備MO&薄膜在氬氣氛圍中，采用MO&靶通過磁控濺射法以150W的功率在 上述TiWN薄膜上濺射Mc^2薄膜，制備出TiWN/Mc)&復(fù)合薄膜。實(shí)踐證明，本發(fā)明的TiWN/Mo&復(fù)合薄膜的制備方法具有原料價(jià)廉易得、工藝簡(jiǎn)單 且安全環(huán)保、適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。為了證明實(shí)施例中所得產(chǎn)物的成分以及結(jié)構(gòu)等特性，首先對(duì)實(shí)施例中所得產(chǎn)品進(jìn) 行X射線衍射分析，結(jié)果如圖1所示，由圖可知，TiWN薄膜表面形成了結(jié)晶性良好的MO&薄 膜，在濺射中也有部分氧化形成的MoO3。進(jìn)一步地，對(duì)實(shí)施例中所得TiWN/Mo&復(fù)合薄膜進(jìn)行掃描電鏡(SEM)分析，結(jié)果分 別如圖2所示，由圖可見，在TiWN薄膜表面形成結(jié)晶性良好的和部分MoO3顆粒，在摩 擦過程中起到減摩的作用。為了更進(jìn)一步證明本發(fā)明實(shí)施例所得TiWN/Mo&復(fù)合薄膜在使用過程中的優(yōu)良性 能，對(duì)其摩擦系數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系進(jìn)行了研究，具體研究方法如下在球盤式UTM-2型摩擦實(shí) 驗(yàn)機(jī)上對(duì)實(shí)施例中產(chǎn)品進(jìn)行摩擦實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境為大氣室溫，載荷為500g，轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/ 分，結(jié)果如圖3所示，沒有涂覆薄膜的樣品摩擦系數(shù)很高，在0. 9 1. 0之間；而涂覆TiWN 薄膜的樣品摩擦系數(shù)大幅降低，大約在0. 3 0. 6之間變化，但摩擦系數(shù)的起伏較大，波動(dòng)很明顯；而涂覆TiWN/MoS2復(fù)合薄膜的樣品，摩擦系數(shù)進(jìn)一步降低，在0. 1前后變化，而且摩
擦系數(shù)起伏很小，摩擦學(xué)性能十分穩(wěn)定，復(fù)合薄膜的減摩效果非常明顯。 綜上所述，利用本發(fā)明制備的TiWN/Mo&復(fù)合薄膜具有硬質(zhì)TiWN層和軟Mc^2層，
從而具有良好的潤(rùn)滑減摩效果，作為設(shè)備的保護(hù)層使用，可以提高設(shè)備的機(jī)械性能以及延
長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，且生產(chǎn)條件要求低、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、產(chǎn)率高，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種TiWN/MoS2復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)預(yù)處理選取基材，并對(duì)基材進(jìn)行表面拋光以及清洗處理；(2)制備TiWN薄膜在氮?dú)夂蜌鍤夥諊?，采用Ti靶和W靶通過磁控濺射法在上述基 材表面濺射TiWN薄膜；(3)制備MoS2薄膜在氬氣氛圍中，采用MoS2靶通過磁控濺射法在上述TiWN薄膜上濺 射MoS2薄膜，得到TiWN/MoS2復(fù)合薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiWN/MoS2復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于，所述制備TiWN 薄膜時(shí)磁控濺射的功率為200 250瓦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiWN/MoS2復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于，所述制備MoS2 薄膜時(shí)磁控濺射的功率為150 200瓦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiWN/MoS2復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于，所述磁控濺射 法采用射頻濺射電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiWN/MoS2復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于，所述濺射的時(shí) 間為1 2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種TiWN/MoS2復(fù)合薄膜的制備方法，采用Ti靶、W靶和MoS2靶為原料，在氮?dú)夂?或氬氣保護(hù)下，通過磁控濺射法在經(jīng)表面拋光以及清洗處理過的基材上依次濺射得到TiWN薄膜和MoS2薄膜，從而得到TiWN/MoS2復(fù)合薄膜，其中，TiWN薄膜為硬膜，MoS2薄膜為對(duì)硬膜起保護(hù)作用的軟膜，所述復(fù)合膜具有良好的耐磨減摩性能，可以作為機(jī)械零件的保護(hù)涂層，起到提高機(jī)械性能和延長(zhǎng)使用壽命的作用，且生產(chǎn)條件要求低、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、產(chǎn)率高，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C23C14/06GK102094172SQ20101057202
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者唐華, 李長(zhǎng)生, 胡志立, 范有志, 莫超超 申請(qǐng)人:無錫潤(rùn)鵬復(fù)合新材料有限公司