[发明专利]一种基体表面高硬度低磨损的 MoS2复合薄膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种基体表面高硬度低磨损的MoS2复合薄膜的制备方法，该方法采用高功率脉冲磁控溅射技术，结合优化的工艺条件，在基体表面依次沉积金属Ti打底层、TiN过渡层，以及Ti/MoS2复合薄膜，得到强膜基结合力、高硬度，并且在多种摩擦环境中具有低的摩擦系数和磨损率的MoS2复合薄膜，其纳米硬度为11GPa以上，临界载荷值为60N以上，在相对湿度为30%、50%、70%的室温空气，N2气氛和液压油环境中的摩擦系数均在0.055以下，因此能够对基体进行有效的减摩防护，具有良好的应用前景。

主权项

一种基体表面高硬度低磨损的MoS2复合薄膜的制备方法，其特征是：将清洗后的基体放入高功率脉冲磁控溅射真空镀膜设备腔内，抽真空后利用高功率脉冲磁控溅射技术首先沉积金属Ti过渡层，然后沉积TiN过渡层，最后共沉积Ti/MoS2复合薄膜层，具体步骤与参数如下：步骤1：当镀膜腔室压力小于3×10‑5Torr时，向腔体内通入一定量氩气，使腔内气压为5mTorr～20mTorr，向基体施加300V～1000V负偏压，对样品进行刻蚀；步骤2：向镀膜腔内通入一定量氩气，使腔内气压为1mTorr～5mTorr，利用高功率脉冲磁控溅射沉积金属Ti打底层，Ti靶溅射参数设定为：直流电流1A～5A，脉冲频率100Hz～300Hz，脉冲宽度100μs～300μs，脉冲电压500V～1000V；同时向基体上施加50V～300V负偏压，沉积厚度为50～200nm；步骤3：向镀膜腔内通入一定配比的氩气和氮气气体，使腔内气压为1mTorr～5mTorr，保持氮气气体分压为0.3mTorr～1.0mTorr，利用高功率脉冲磁控溅射沉积TiN过渡层，Ti靶溅射参数设定为：直流电流1A～5A，脉冲频率100Hz～300Hz，脉冲宽度100μs～300μs，脉冲电压500V～1000V，同时向基体上施加50V～300V负偏压，沉积厚度为50nm～200nm；步骤4：向镀膜腔内通入一定量氩气，使腔内气压为1mTorr～5mTorr，利用高功率脉冲磁控溅射共溅射Ti靶、MoS2靶沉积Ti/MoS2复合薄膜，Ti靶参数设定为：直流电流1A～2A，脉冲频率100Hz～300Hz，脉冲宽度100μs～300μs，脉冲电压500V～1000V；MoS2靶参数设定为：直流电流1A～2A，脉冲频率100Hz～300Hz，脉冲宽度100μs～300μs，脉冲电压500V～1000V，同时向基体上施加50V～300V负偏压，沉积厚度为0.5μm～5μm；步骤5：停止镀膜，关闭气体，继续抽真空直至腔体的温度小于35℃以下取出样品。