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MoS2具有六方晶形层状结构,各层间以弱的范德华力结合,层间剪切力极低,具有良好的润滑性能,目前已被广泛地应用到固体润滑的各个领域,特别适用于空间用精密活动部件的表面润滑改性。本文采用非平衡磁控溅射法,研究了偏压对溅射沉积 MoS2掺 Ti 薄膜的性能影响。选取的偏压范围为0V 到160V,以单晶硅为基体用于薄膜的成分和组织结构分析,9Cr18试环为基体用于摩擦学性能的评价。利用 XRF 和 SEM 对薄膜的成分和形貌进行了分析;用薄膜综合性能测试仪测试了薄膜的厚度、纳米压入硬度以及膜与基体的结合力;采用球一盘摩擦磨损试验机评价了薄膜在大气和真空环境(真空度优于5×10-3Pa)中的摩擦学性能。测试条件:摩擦对偶试件为 G10级φ8mm9Cr18钢球、HRC≥58,载荷5N,转速1000r/min。研究结果表明:偏压的增加导致了薄膜中 S 与 Mo 原子比的下降, 膜厚的减小,纳米压入硬度的升高以及膜与基体附着力的增强。薄膜中 S 与 Mo 的原子比从2.10下降到了1.91;膜厚从1.07μm下降到0.74μm;而薄膜的纳米压入硬度则从3.5GP 上升到5.8GP,膜与基体的结合力从68mN 增加到94mN。加偏压改变了入射到基体表面离子的数量和能量,偏压越大,离子在电场中所获能量越高,对薄膜表面的轰击效应越强。离子的轰击效应导致了薄膜晶粒尺寸的减小,提高了薄膜的致密度与成膜能力。另外,离子的反溅射作用使薄膜中一些吸附不牢固的离子、原子或原子团簇被溅射掉,从而生成致密、均匀、结合力强的膜层。就摩擦学性能而言,大气环境中不同偏压条件下制备的薄膜平均摩擦系数为0.04,耐磨寿命在(6.6×105~9×105)转之间;真空环境中薄膜平均摩擦系数为0.02,但耐磨寿命变化很大,当偏压低于80V 时,耐磨寿命在6.0×105 转左右,大于80V 后,随着偏压的增加,耐磨寿命不断减小,到160V 时基本丧失了润滑性能。说明偏压对摩擦系数基本没有影响,对大气环境下薄膜的耐磨寿命影响较小,而对真空环境下耐磨寿命则影响明显。在本实验范围内,偏压为 80V 所制备的 MoS2掺 Ti 薄膜综合性能最好。