[发明专利]一种高耐磨WS2固体润滑薄膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体润滑薄膜的制造，特别是一种利用电弧离子镀技术制备高耐磨二硫化钨固体润滑薄膜的方法。

背景技术

目前二硫化钨(WS₂)是国内外新型固体润滑领域的主要研究方向。它具有较低的摩擦系数、较高的抗极压性能，抗氧化性优于MoS₂，适用于高温、高真空、高负荷、高转速、高辐射、强腐蚀、超低温等苛刻条件。美国率先将其应用到火星探测机器人、飞机、航天飞机等军事领域。

现有的二硫化钨制备方法主要为磁控溅射法，其原理为通过离化氩气产生氩离子轰击二硫化钨靶材，溅射出二硫化钨粒子在基片上沉积，形成二硫化钨薄膜。在现有技术中，二硫化钨固体润滑膜若要达到较低的摩擦系数其沉积时间至少为2h，膜层厚度仅为1μm左右，因此利用磁控溅射法制备二硫化钨固体润滑膜存在生产效率低，成本高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种利用离子镀技术在金属表面制备WS₂固体润滑薄膜的方法，可显著提高二硫化钨固体润滑薄膜的生产效率，提高二硫化钨膜层的耐磨损性能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高耐磨WS₂固体润滑薄膜的制造方法，其中，采用电弧离子镀在金属材料基体的表面形成高耐磨WS₂固体润滑薄膜，包括如下步骤：

S100、金属材料基体的预处理，对待加工的金属材料基体进行预处理，去除附着在所述金属材料基体表面的油脂、锈点和杂质；

S200、生成高耐磨WS₂固体润滑薄膜，进一步包括：

S201、将所述金属材料基体放入真空室内，所述真空室与离子镀装置连接，将所述真空室抽真空；

S202、通入Ar使离子镀装置的工作气压为设定值5Pa-10Pa，开启离子镀装置的负偏压至-400V～-1000V，进行辉光发电，对所述金属材料基体表面进行清洗；

S203、以WS₂为靶材，使用所述离子镀装置对所述金属材料基体进行表面改性，其中，离子镀装置的弧压为20V～36V，弧流为90A～100A，负压为-100V～ -300V，沉积时间为1h，占空比为50-90％；以及

S300、金属材料基体的封存，将表面生成高耐磨WS₂固体润滑薄膜后的所述金属材料基体放入丙酮溶液中清洗后烘干，并将烘干后的所述金属材料基体真空密封封存。

上述的高耐磨WS₂固体润滑薄膜的制造方法，其中，将所述真空室抽真空至6.0×10^-4Pa。

上述的高耐磨WS₂固体润滑薄膜的制造方法，其中，所述靶材WS₂的纯度为95％～99％。

上述的高耐磨WS₂固体润滑薄膜的制造方法，其中，在所述WS₂膜层中， W:S为1:0.8。

上述的高耐磨WS₂固体润滑薄膜的制造方法，其中，所述步骤S100包括：

S101、去除所述金属材料基体的表面油脂，用金属除脂溶剂去除该金属材料基体的表面油脂后，将该金属材料基体放入无污染的四氯乙烯溶剂中浸泡 20～30分钟，取出后用宣纸吸净残留的四氯乙烯溶剂，再用脱脂棉擦拭该金属材料基体的表面，最后用绸布擦拭干净。

上述的高耐磨WS₂固体润滑薄膜的制造方法，其中，所述步骤S100还包括：

S102、去除锈点，用金属除锈清洗剂浸泡清洗该金属材料基体10～20分钟，取出后擦拭干净，以使其表面无微锈点。

上述的高耐磨WS₂固体润滑薄膜的制造方法，其中，所述步骤S100还包括：

S103、去除杂质，将该金属材料基体放入丙酮溶剂中，超声清洗20～40 分钟后取出，使用干净绸布擦干。

上述的高耐磨WS₂固体润滑薄膜的制造方法，其中，所述步骤S100还包括：

S104、超声清洗，将该金属材料基体放入去离子水中，超声清洗5～10 分钟后取出，使用干净绸布擦拭，并放置于真空烘箱中烘干2～4小时。

本发明的技术效果在于：