[发明专利]一种VN/Ag宽温域润滑复合薄膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种VN/Ag宽温域润滑复合薄膜的制备方法，针对单束脉冲激光沉积系统，通过靶材拼装工艺“一步”制备出符合化学计量比的VN/Ag复合薄膜；本发明所制备的复合薄膜具有均匀致密的微观结构，尺寸10‑20nm的Ag颗粒均匀镶嵌在VN基体中，利用Ag作为低、中温润滑相，利用高温摩擦化学反应产物氧化钒、钒酸银作为中、高温润滑相，实现了室温‑900℃范围的连续润滑，其在室温至900℃范围内的摩擦系数保持在0.08‑0.3之间，起到了有效的减摩润滑作用。本发明制备了具有连续可靠润滑性的复合薄膜，制备工艺简单，可广泛应用于宽温域下机械零部件的的抗磨减摩。

主权项

1.一种VN/Ag宽温域润滑复合薄膜的制备方法，其特征在于，采用单束脉冲激光沉积技术以VN/Ag复合靶为靶材在待沉积基底上制备VN/Ag宽温域润滑复合薄膜，具体步骤如下：(1)待沉积基底处理：首先，去除待沉积镍基合金基底表面附着的杂质后，分别在丙酮和无水乙醇中超声清洗10～20min，氮气吹干，真空保存；(2)VN/Ag复合靶：分别取纯度为99.99％的VN靶、Ag靶，用金刚石石线切割机分别将VN靶、Ag靶进行等分切割，得到若干圆心角相同的VN靶扇形段、Ag靶扇形段，然后将VN靶扇形段、Ag靶扇形段分别置于体积比为1:1的丙酮和无水乙醇的混合溶液中超声清洗10min，然后用氮气吹干；然后取VN靶扇形段、Ag靶扇形段交替放置在与VN靶、Ag靶尺寸相同的靶托上拼装成VN/Ag复合靶；(3)VN/Ag宽温域润滑复合薄膜的制备：所用设备为脉冲激光沉积系统，该系统主要包括激光器和薄膜真空沉积室，将拼装好的VN/Ag复合靶置于真空室内的靶台上，并在样品台上放置处理好的待沉积镍基合金基底，设定VN/Ag复合靶与待沉积镍基合金基底表面间距d＝55mm；当真空室本底真空P＝1～6×10^‑4Pa时，利用氩气等离子体焰清洗VN/Ag复合靶和待沉积镍基合金基底30～40min；清洗结束后打开温度控制电源，设定待沉积镍基合金基底温度为200～250℃；当真空度P＝2～6×10^‑5Pa时，通入高纯N₂，设定N₂流量为90ml/min，当真空室压强P＝0.45Pa时开启激光器，设定激光能量E＝350mJ，激光能量密度为5.7J/cm²，脉冲频率f＝10Hz，脉冲数为20000‑40000个，通过激光烧蚀复合靶使VN、Ag成分溅射在待沉积镍基合金基底上，从而获得VN/Ag宽温域润滑复合薄膜。