【摘 要】
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在航天装备系统中,滑动电接触部件被广泛应用,担负着电路系统中电流的接通、分断、导流、隔离的工作,发挥着重要的作用。随着装备发展对服役要求的不断提高,现役的空间导电润滑材料的寿命等性能已显现出明显不足。原因是:一方面,目前主要采用电镀法制备金基导电润滑涂层材料,膜层晶粒粗大,结构疏松,表面粗糙,力学性能低,寿命不足,同时电镀制备过程还涉及环境污染问题;另一方面,空间导电润滑材料服役环境极为复杂苛刻,
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在航天装备系统中,滑动电接触部件被广泛应用,担负着电路系统中电流的接通、分断、导流、隔离的工作,发挥着重要的作用。随着装备发展对服役要求的不断提高,现役的空间导电润滑材料的寿命等性能已显现出明显不足。原因是:一方面,目前主要采用电镀法制备金基导电润滑涂层材料,膜层晶粒粗大,结构疏松,表面粗糙,力学性能低,寿命不足,同时电镀制备过程还涉及环境污染问题;另一方面,空间导电润滑材料服役环境极为复杂苛刻,除了常规的机械磨损问题,还涉及高真空、电弧等多因素的交互耦合损伤,摩擦磨损失效机制非常复杂,目前对其认识有限,另外常规的摩擦试验装置无法评价这样一个复杂过程。基于此本论文首先探索了利用磁控溅射技术制备Au薄膜,研究了不同负偏压和不同元素掺杂下对Au薄膜结构和力学性能的影响,建立了真空载流摩擦磨损评价条件,评价了结构和力学性能对薄膜真空载流摩擦学性能的影响;最后研究了电镀金涂层的摩擦学行为及其机理,对比了磁控溅射Au薄膜与传统电镀金涂层差异。本论文的研究结果如下:（1）采用磁控溅射技术在Au靶溅射电流为0.2A条件下制备了不同负偏压下的Au薄膜,发现随着负偏压的增大,晶粒由长条状分布变为颗粒状,粗糙度先降低后增加,力学性能得到了明显的改善;在负偏压100V时摩擦系数较低,接触电流和接触电压波动较小,磨损率较低,具有优异的真空载流摩擦学性能。（2）采用磁控溅射技术制备了掺杂不同元素（Cu、Ni）的Au薄膜,发现掺杂少量的Ni元素之后,改善了薄膜（111）晶面的择优取向度,晶粒尺寸较小,粗糙度较低,摩擦系数较低,电噪音信号波动较小,真空载流摩擦学性能优异。（3）研究了电镀金涂层真空载流摩擦学行为及其机理,在固定载荷下,随着电流的增加,接触电流噪音波动变大,接触趋于不稳定,磨损率增大,小电流时主要为黏着磨损和磨粒磨损,电流较大时产生电弧侵蚀。在固定电流,随着载荷增大,接触电流趋于稳定,磨损率降低,载荷过大时,磨损失效。磨损机制小载荷下的电气磨损为主导转向大载荷下机械磨损为主导。（4）相比于电镀法,磁控溅射法制备的金薄膜表现出明显光滑致密的结构特征,导电性、硬度、真空载流磨损率和接触电流噪音大幅改善。
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