[发明专利]抗磨与润滑一体化多元掺杂碳基纳米复合薄膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种抗磨与润滑一体化多元掺杂碳基纳米复合薄膜的制备方法。该方法采用物理气相沉积技术在金属工件表面获得高硬度和超低摩擦的碳基固体润滑薄膜，薄膜厚度为2.0～3.0微米。相比于单一金属掺杂的类金刚石碳基复合薄膜，本发明获得的多元掺杂碳基纳米复合薄膜具有高硬度(高于20GPa)、低摩擦系数(摩擦系数0.05-0.08)、超低内应力(低于1GPa)和优异耐磨性(提高4-7倍)。适合作为抗磨损与自润滑一体化功能防护薄膜而广泛用于精密机械(轴承、齿轮、叶片)、发动机行业(活塞环、活塞销、喷油嘴等)和精密模具等行业。

主权项

一种抗磨与润滑一体化多元掺杂碳基纳米复合薄膜的制备方法，其特征在于该方法步骤为：A、等离子溅射清洗基材，将轴承钢基材置于磁控溅射气相沉积系统中，进行氩等离子体溅射清洗，氩气气体流量为90～100sccm，偏压为 800～ 1000V，处理时间为20～30min；B、磁控溅射沉积Ti或Si粘接层，金属Ti靶或Si靶为阴极，工作气体为氩气，控制电源功率为500～700W，偏压为 500V，处理时间为20～30min；C、磁控溅射沉积多元掺杂碳基纳米复合薄膜：沉积过程中，真空室的本底真空为5×10 4Pa，放电气压为0.6Pa，磁控靶采用三靶共溅射系统，其中高纯石墨靶放置在中间，两边分别放置强碳金属靶(Ti、W、Mo或Si)和弱碳金属靶(Al)，石墨靶电流为控制为1～1.2A，金属靶电流控制为0.3～0.5A。底材施加负偏压为 300～ 500V，沉积时间120～180min；自然冷却，在轴承钢工件表面获得多元掺杂碳基纳米复合薄膜。