[发明专利]一种二硫化钼掺银的硫化薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种二硫化钼掺银的硫化薄膜及其制备方法与应用。所述二硫化钼掺银的硫化薄膜包括在其厚度方向上依次层叠的钛过渡层、钛/银/二硫化钼多层梯度过渡层和二硫化钼/银掺杂硫化层。所述制备方法包括：采用磁控溅射技术，在基体表面依次沉积钛过渡层、钛/银/二硫化钼多层梯度过渡层和二硫化钼/银掺杂硫化层，之后在真空惰性气氛中，对所获复合薄膜进行高温硫化处理，获得所述二硫化钼掺银的硫化薄膜。本发明的高温硫气氛退火处理的二硫化钼银复合薄膜在真空和大气环境下均具有良好的摩擦磨损性能，大气环境下薄膜的润滑性能得到进一步改善，能满足航空航天飞行器润滑稳定及长寿命服役要求。

技术领域

本发明涉及一种二硫化钼掺银的硫化薄膜，特别涉及一种二硫化钼掺银的硫化薄膜及其制备方法，以及其硫化处理方法，可用于真空-大气环境下交变服役的基体表面，属于表面处理技术领域。

背景技术

航天器和卫星在发射过程中需要经历大气-真空、高温高湿等复杂的环境条件，因此需开发出湿热环境抗氧化以及大气-真空环境自适应低摩擦的固体润滑涂层。MoS₂是典型的层状结构材料，它的分子层之间的力为弱的范德华键合力。沿(002)晶面滑动所需的剪切应力较低，表现出良好的固体润滑性能。但由于MoS₂抗湿性差，在高湿度环境下，二硫化钼涂层表面存在的悬键及层间边缘很容易与空气中的水和氧气发生反应生成的MoO₃阻碍了二硫化钼涂层的层间滑移，导致润滑性能的降低，呈现出较高的摩擦系数(0.15-0.3)。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种二硫化钼掺银的硫化薄膜及其制备方法，从而克服了现有技术中的不足。

本发明的另一目的还在于提供所述二硫化钼掺银的硫化薄膜的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种二硫化钼掺银的硫化薄膜，包括在其厚度方向上依次层叠的钛过渡层、钛/银/二硫化钼多层梯度过渡层和二硫化钼/银掺杂硫化层。

本发明实施例还提供了前述二硫化钼掺银的硫化薄膜的制备方法，其包括：

采用磁控溅射技术，在基体表面依次沉积钛过渡层、钛/银/二硫化钼多层梯度过渡层和二硫化钼/银掺杂硫化层，之后对所获复合薄膜进行高温硫化处理，获得所述二硫化钼掺银的硫化薄膜。

在一些优选实施例中，所述制备方法包括：采用磁控溅射技术，以钛靶为阴极靶材，以惰性气体为工作气体，对钛靶施加靶电流，对基体施加负偏压，从而在基体表面沉积得到钛过渡层。

在一些优选实施例中，所述制备方法包括：采用磁控溅射技术，以钛靶、二硫化钼靶、银靶为阴极靶材，以惰性气体为工作气体，对钛靶和银靶施加靶电流，对二硫化钼靶施加溅射功率，对基体施加负偏压，从而在所述钛过渡层表面沉积得到钛/银/二硫化钼多层梯度过渡层。

在一些优选实施例中，所述制备方法包括：采用磁控溅射技术，以二硫化钼靶、银靶为阴极靶材，以惰性气体为工作气体，对银靶施加靶电流，对二硫化钼靶施加溅射功率，对基体施加负偏压，从而在所述钛/银/二硫化钼多层梯度过渡层表面沉积二硫化钼/银掺杂硫化层，获得复合薄膜。

在一些优选实施例中，所述制备方法包括：

对硫源进行预加热，以惰性气体作为载体，形成硫化反应气氛；

在所述硫化反应气氛中，对所述复合薄膜进行升温、保温和冷却的退火处理，从而完成高温硫化处理，获得所述二硫化钼掺银的硫化薄膜。

本发明实施例还提供了前述二硫化钼掺银的硫化薄膜在航空航天器件基体表面防护领域中的用途。

本发明实施例还提供了一种装置，包括基体，所述基体上还设置有前述二硫化钼掺银的硫化薄膜。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：