[发明专利]一种弹性硬质润滑纳米复合薄膜材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种弹性硬质润滑纳米复合薄膜材料的制备方法。该方法是采用磁控溅射沉积和等离子体处理技术相结合的方式，在低温下制备弹性硬质润滑纳米复合薄膜材料，此类薄膜以氮化物（如氮化钛(TiN)、氮化铬(CrN)、氮化锆(ZrN)等）多孔结构为骨架，在纳米孔道中填充软物质石墨，从而构成硬相/软相复合的纳米薄膜，其表面光滑，与基底材料结合牢固，具有高硬度、高韧性和良好的润滑行为。因此，此类多孔薄膜适合应用于柔性电子材料、平板显示器、微电子机械系统、聚合物防护、玻璃薄片、纺织物、减摩耐磨物件等领域。

主权项

1.一种弹性硬质润滑纳米复合薄膜材料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：1）采用磁控溅射设备沉积制备纳米多孔氮化物骨架，其中，靶材为纯金属靶，溅射气体为N2和Ar，总压强为0.4～4.0 Pa，N2分压为总压强的5～40%，沉积离子入射角度与基底成0～90°，靶材与基底的距离为5～20 cm，沉积时间为5～60 min，初始腔室温度为15～45 ℃，施加于所述靶材上的直流电源的功率为400～1600 W，施加于所述基底上的负偏压和占空比分别为0～‑400 V和40～90%，沉积结束时腔室温度在100 ℃以下，沉积制得具有纳米多孔结构的氮化物薄膜；2）对纳米多孔氮化物骨架使用刻蚀气体等离子体进行刻蚀，其中刻蚀气体的总压强为1.0～4.5 Pa，初始腔室温度为15～45 ℃，施加于所述氮化物薄膜的负偏压和占空比分别为‑500～‑1200 V和40～90%，刻蚀结束时腔室温度在100 ℃以下，其中刻蚀时间为20～180 min以在低温下快速刻蚀纳米多孔氮化物骨架而使其具有不同的孔径尺寸和孔道结构；3）对刻蚀过的纳米多孔氮化物骨架进行含碳等离子体处理，其中含碳气体的总压强为1.0～5.0 Pa，初始腔室温度为15～45 ℃，施加于所述刻蚀过的纳米多孔氮化物的负偏压和占空比分别为‑500～‑1200 V和40～90%，处理结束时腔室温度在100 ℃以下，其中处理时间为20～360 min以在低温下形成软物质石墨填充在氮化物骨架的孔道中，同时与氮化物骨架发生反应在其表层形成碳氮化物。