[发明专利]制备ZrO2/全氟聚醚复合润滑薄膜的方法

摘要

本发明公开了一种在固体材料表面制备ZrO₂/全氟聚醚复合润滑薄膜的方法，目的是将无机硬涂层的制备和有机聚合物超薄润滑膜的制备结合起来，为解决微型机械及磁记录系统中材料的保护和润滑问题提供有效手段。本发明首先采用溶胶－凝胶法(Sol－Gel Process，简称S－G法)在载玻片、单晶硅片、铝片或不锈钢等基片上制备了ZrO₂陶瓷薄膜，然后利用浸涂(Dip－coating)技术在ZrO₂陶瓷膜上制备了单层全氟聚醚超薄润滑膜。本发明的特点是：原料廉价、低毒，成本低；可以大面积成膜，不受工艺形状限制；制备工艺简单、可行性强。摩擦、磨损试验结果表明：本发明制备的润滑薄膜具有良好的摩擦学性能，可以用作减摩、抗磨保护性涂层，ZrO₂薄膜表面制备的单层全氟聚醚润滑薄膜可进一步降低摩擦系数、提高耐磨寿命，同时具有良好的抗粘着性能，有望成为解决微型机械以及磁记录系统中材料的保护和润滑问题的有效手段。

主权项

1.一种制备ZrO2/全氟聚醚复合润滑薄膜的方法，制备方法依次包括以下两个步骤：(一)ZrO2陶瓷薄膜的制备：(1)将锆无机盐和稳定络合剂在无水乙醇中加热溶解，其中稳定络合剂为乙酰丙酮或柠檬酸，用酸调节pH＝1～3，然后加入有机成膜助剂聚乙烯醇或聚乙二醇，将制得的溶液置于水浴中陈化24～96小时，获得澄清透明的氧化锆基前驱体溶胶；(2)以清洁的载玻片、单晶硅片、铝片或不锈钢片作基底，将制得的前驱体溶胶用浸渍-提拉法在底材上制备溶胶薄膜，制膜温度15～25℃，相对湿度40％～50％，控制提拉速度处于10～90cm/min范围内以获得均匀的溶胶薄膜；(3)将溶胶薄膜在空气中于20～70℃下干燥，然后加热至500～550℃并保温20～30分钟，最后自然冷却至室温，即获得所需的ZrO2陶瓷薄膜；(二)ZrO2陶瓷薄膜表面单层全氟聚醚超薄润滑膜的制备：(1)以Freon-113(C2Cl3F3)或Vertrel XF(C5H2F10)为溶剂配制浓度为0.1～0.2％(体积比)的全氟聚醚溶液；将制得的ZrO2陶瓷薄膜浸入配制好的全氟聚醚溶液中于室温下浸泡0.5～2分钟；(2)取出后经相应的溶剂彻底清洗并吹干，将所得薄膜在150℃下恒温处理20～30分钟，然后自然冷却至室温，即可在ZrO2陶瓷薄膜表面上获得单层的全氟聚醚超薄润滑膜。