WS-,2--Ag、Mo硫化物-Ti復(fù)合薄膜的環(huán)境摩擦磨損.pdf

1、層狀結(jié)構(gòu)的MoS<,2>、WS<,2>具有較低的摩擦系數(shù)和較好的耐磨性,常作為固體潤滑劑應(yīng)用于空間技術(shù)領(lǐng)域.但純MoS<,2>、WS<,2>薄膜在潮濕和富氧氣氛中的摩擦學(xué)性能較差,為進(jìn)一步改善其摩擦學(xué)性能,本文利用高能球磨層狀'WS2和Ag混合粉末,制成不同Ag含量的WS<,2>/Ag復(fù)合靶,然后用射頻濺射方法制備WS<,2>/Ag復(fù)合薄膜,研究Ag含量和濺射氣壓對WS<,2>/Ag復(fù)合薄膜的微觀組織結(jié)構(gòu)和摩擦磨損性能的影響.并探索采用

2、硫化處理Mo/Ti金屬前驅(qū)體膜制備Mo硫化物/Ti復(fù)合薄膜的新方法,討論了不同Ti含量的前驅(qū)體、硫化溫度及硫化時(shí)間對Mo硫化物/Ti復(fù)合薄膜組織結(jié)構(gòu)和摩擦學(xué)性能的影響,確定了較好的硫化工藝參數(shù). 采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)分析觀察了薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌和化學(xué)成分,用涂層附著力自動(dòng)劃痕儀(WS-2003)、可控氣氛球.盤式微型摩擦磨損試驗(yàn)儀(WTM-1E)分別測試薄膜與基體的結(jié)合力、摩擦系數(shù)

3、,并用掃描電鏡觀測薄膜磨損形貌,分析了其摩擦磨損機(jī)理. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,射頻濺射WS<,2>/Ag及純WS<,2>薄膜均為非晶態(tài)結(jié)構(gòu);與純WS2薄膜相比,WS<,2>/Ag復(fù)合薄膜具有更好的致密度、界面結(jié)合力,較低的摩擦系數(shù)及更好的耐磨性能,其中含5.05 at.﹪Ag的WS<,2>/Ag復(fù)合薄膜具有最低的摩擦系數(shù)和最高的耐磨性能,說明軟金屬Ag可以提高薄膜與基體的結(jié)合力,降低薄膜的環(huán)境敏感性;同時(shí),濺射氣壓升高,薄膜致密度降低,

4、界面結(jié)合強(qiáng)度降低,并能導(dǎo)致薄膜呈柱狀方式生長,S/W原子比上升. 對硫化法制備的Mo硫化物/Ti薄膜研究發(fā)現(xiàn),前驅(qū)體、硫化溫度和硫化時(shí)間是影響其組織結(jié)構(gòu)及摩擦學(xué)性能的重要因素.本文在400～500℃范圍內(nèi)對金屬前驅(qū)體膜進(jìn)行了1～20 h的硫化處理,測試結(jié)果表明,450℃是最佳的硫化溫度,當(dāng)硫化溫度一定時(shí),隨著硫化時(shí)間的加長,S與前驅(qū)體反應(yīng)愈加充分,Mo硫化物生成量逐漸增多,并且結(jié)晶性好.當(dāng)硫化時(shí)間增加至15 h后,薄膜結(jié)構(gòu)最為致