[发明专利]一种空间机构高结合力固体抗菌润滑膜层及其制备方法

说明书

本发明涉及材料表面真空镀膜技术领域，特别涉及一种空间机构高结合力固体抗菌润滑膜层及其制备方法。具体包含基体、Ti结合层、TiN过渡层、TiN功能层、MoS₂‑Cu‑Ag功能层，依次构成的纳米晶复合涂层；其中，TiN功能层与MoS₂‑Cu‑Ag功能层交替排列，并且最外层为MoS₂‑Cu‑Ag功能层。所制备纳米晶复合膜层附着力强、摩擦系数低，抗菌效果好，可以大幅度提高空间机构系统部件的寿命，并提高其可靠性。

技术领域

本发明涉及材料表面真空镀膜技术领域，特别涉及一种空间机构高结合力固体抗菌润滑膜层及其制备方法。

背景技术

空间系统中各运动部件，诸如反作用轮，陀螺仪，齿轮，泵，传动装置，密封装置等，摩擦磨损是决定空间系统寿命的主要问题之一。除此之外航天型号还有一类特殊的材料失效形式——来自空间环境的“腐蚀”。载人空间站为航天员长期驻留创造的良好环境，同样也为微生物的滋生提供了有利条件。真菌和霉菌会腐蚀和降解空间站的各种材料，导致空间站设备故障，出现平台失效和密封性下降等风险。

空间站上的微生物主要来源于以下几个方面：①乘员自体携带的微生物群；②空间站使用材料上携带的微生物；③空间站上设备携带的微生物；④空间站在地面总装测试阶段和发射准备阶段引入的微生物；⑤空间站来访航天器及其货物所携带的微生物。迄今为止，国际空间站上发现了84种微生物，分别属于18类细菌和12类真菌，其中细菌49种，真菌35种。微生物可以附着在各种物质上，只要条件合适，微生物都能够利用水中的有机物生存，产生有机酸，将材料分解。此外，微生物的生物降解还会加速某些材料的老化，加快材料有害气体的释放，甚至与材料发生生物化学反应，释放出新的种类的有害气体，导致密封舱内有害气体超标，危害航天员的生命安全。因此，开展针对空间机构特种膜层设计与制备技术研究，突破空间机构抗菌润滑性能，解决空间运动机构长寿命可靠性问题，已经成为型号研制的当务之急。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种空间机构高结合力固体抗菌润滑膜层及其制备方法，所制备纳米晶复合膜层附着力强、摩擦系数低，抗菌效果好，可以大幅度提高空间机构系统部件的寿命，并提高其可靠性。

为了实现上述目的，所述空间机构高结合力固体抗菌润滑膜层制品,包括基体和在基体表面沉积的涂层,具体包含基体、Ti结合层、TiN功能层、MoS₂-Cu-Ag功能层，依次构成的纳米晶复合涂层；其中，TiN功能层与MoS₂-Cu-Ag功能层交替排列，并且最外层为MoS₂-Cu-Ag功能层。

所述基体的材料为钛合金、铝合金、不锈钢或轴承钢等材料。

所述结合层、过渡层、功能层的厚度可根据具体要求确定；优选的，Ti结合层厚度为10nm-100nm，TiN过渡层厚度为50nm-300nm，TiN/MoS₂-Cu-Ag功能层厚度为0.6μm-3μm。

所述空间机构高结合力固体抗菌润滑膜层为典型的纳米晶/非晶结构，膜层的硬度为10-15GPa。

TiN功能层与MoS₂-Cu-Ag功能层交替沉积的次数可根据具体要求确定；优选的，TiN功能层12层，MoS₂-Cu-Ag功能层12层，共24层的膜层结构。

MoS₂-Cu-Ag中Ag元素和Cu元素百分含量也可根据实际需要调整；优选的，MoS₂-Cu-Ag靶材中Ag含量为10at.％，Cu含量为10at.％，纯度为99.9％。

所述空间机构高结合力固体抗菌润滑膜层制品的制备方法是利用离子注入与沉积技术结合磁控溅射技术进行镀制的，具体步骤如下。