[发明专利]一种TiWN/MoS2复合薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合薄膜的制备方法，更具体地，是一种TiWN/MoS₂复合薄膜的制备方法。

背景技术

硬质薄膜广泛的应用于控制摩擦磨损，为了进一步提高薄膜的性能提出过许多方法，如多种成分复合、多层膜以及超晶格。大多数研究集中于怎样提高薄膜本身的机械强度，而忽视其对于摩擦行为的负作用。

将W加入到TiN中形成的TiWN薄膜提高膜的硬度，并且具有优良的抗氧化性能与耐腐蚀性能，但TiWN薄膜本身非常脆，并有较高的摩擦系数，磨损过程中导致薄膜不能到达预期的使用寿命。

发明内容

本发明目的在于提供一种耐磨减摩的TiWN/MoS₂复合薄膜的制备方法，具有工艺简单、参数易控制、生产成本低等特点。

本发明是通过如下技术手段实现的：针对MoS₂薄膜具有润滑作用的特点，通过在硬质的TiWN薄膜上溅射MoS₂软薄膜，从而可以保持硬质薄膜的耐磨性，并且能够降低摩擦系数，保护互摩的表面，同时可以减少接触面积和剪切强度，且不会大量降低压力和减少拉应力，有效提高了硬质薄膜的摩擦学性能，在耐磨薄膜中非常有应用前景。

本发明的制备TiWN/MoS₂复合薄膜的方法，包括以下步骤：

(1)预处理：选取基材，并对基材进行表面抛光以及清洗处理；

(2)制备TiWN薄膜：在氮气和氩气氛围中，采用Ti靶和W靶通过磁控溅射法在上述基材表面溅射TiWN薄膜；

(3)制备MoS₂薄膜：在氩气氛围中，采用MoS₂靶通过磁控溅射法在上述TiWN薄膜上溅射MoS₂薄膜，得到TiWN/MoS₂复合薄膜。

选择性地，本发明的制备方法中制备TiWN薄膜时磁控溅射的功率为200～250瓦。

选择性地，本发明的制备方法中制备MoS₂薄膜时磁控溅射的功率为150～200瓦。

优选地，本发明中的磁控溅射法采用射频溅射电源。

进一步优选地，本发明中溅射的时间为1～2小时。

利用本发明制备的TiWN/MoS₂复合薄膜，包括硬质的TiWN薄膜以及对其起保护作用且具有润滑减摩作用的MoS₂软薄膜，具有良好的耐磨减摩性能，可以作为机械零件的保护涂层，起到提高机械性能和延长使用寿命的作用，且生产条件要求低、工艺简单、成本低廉、产率高，适合大规模工业化生产，在机械制造业以及航空航天等领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例所述的TiWN/MoS₂复合薄膜的XRD谱图；

图2为本发明实施例所述的TiWN/MoS₂复合薄膜的扫描电镜图；

图3为本发明实施例所述的TiWN/MoS₂复合薄膜的摩擦系数与旋转次数的关系图；

具体实施方式

以下通过具体实施方式进一步描述本发明，由技术常识可知，本发明也可通过其它的不脱离本发明技术特征的方案来描述，因此所有在本发明范围内或等同本发明范围内的改变均被本发明包含。

实施例1：

按照如下方法制备TiWN/MoS₂复合薄膜：

(1)预处理：首先对Cr40钢表面进行抛光处理，然后依次用丙酮、酒精和去离子水清洗并干燥，得到基材；

(2)制备TiWN薄膜：在氮气和氩气的体积比为3∶1的混合保护气氛中，采用Ti靶和W靶通过磁控溅射法，以200W的功率在上述基材表面进行反应溅射，生成TiWN薄膜；

(3)制备MoS₂薄膜：在氩气氛围中，采用MoS₂靶通过磁控溅射法以150W的功率在上述TiWN薄膜上溅射MoS₂薄膜，制备出TiWN/MoS₂复合薄膜。

实施例2：

按照如下方法制备TiWN/MoS₂复合薄膜：

(1)预处理：首先对Cr40钢表面进行抛光处理，然后依次用丙酮、酒精和去离子水清洗并干燥，得到基材；

(2)制备TiWN薄膜：在氮气和氩气的体积比为2∶1的混合保护气氛中，采用Ti靶和W靶通过磁控溅射法，以250W的功率在上述基材表面进行反应溅射，生成TiWN薄膜；