沉积压力对磁控溅射WS2薄膜摩擦学性能的影响
2020-05-13贺江涛蔡海潮薛玉君
表面技术 2020年4期
贺江涛,蔡海潮,薛玉君,b
(河南科技大学 a.机电工程学院 b.河南省机械设计及传动系统重点实验室,河南 洛阳 471003)
近些年,随着我国航空航天技术的高速发展,用于空间运动机构上的润滑材料和技术受到了诸多苛刻要求。由于航空航天器上的零部件所处工况环境恶劣,普通的油脂润滑不能很好地保证其运转的精度和高可靠性,而采用固体润滑材料和技术可以有效解决这些问题[1-2]。WS2作为一种固体润滑材料,有着类似“三明治”层状的六方晶体结构,由于通过微弱范德华力结合的S—W—S层间距较大,在发生摩擦行为时易于滑动而达到优异的润滑效果[3-5]。WS2对金属表面吸附力强,且摩擦系数较低,在高温高压、高真空、高辐射等严苛环境也能保持润滑,不易失效,在航空航天领域有着良好的发展前景[6-8]。
目前,制备WS2薄膜的方法主要有水热法[9]、机械剥离法[10]、硫化法[11]、化学气相沉积(CVD)[12]和物理气相沉积(PVD)[13]等。在各种 WS2薄膜制备工艺中,PVD技术的低温性能对加工表面形变影响小,易于在精密零部件上制备高耐磨、低摩擦薄膜,而磁控溅射是一种典型的PVD表面镀膜技术,具有沉积薄膜组织均匀、致密性好、工艺参数易控制等特点,受到国内外学者的广泛关注。
在磁控溅射沉积薄膜的实验中,工艺参数(如沉积压力、沉积温度、溅射功率等)对 WS2薄膜的结构和性能影响很大。为制备摩擦磨损性能优良的WS2薄膜,需要系统研究磁控溅射沉积 WS2薄膜的工艺方法。磁控溅射 WS2薄膜的原理是利用稀薄气体在低压真空环境中发生辉光放电,如果薄膜沉积时工作气压过低(<0.1 Pa),靶材不能正常起辉;……
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