[发明专利]一种CrN/MoS2固体自润滑复合膜

权利要求书

1.一种CrN/MoS2固体自润滑复合膜，制备原料包括：合成纳米MoS2使用的试剂：钼酸钠(A.R)（上海胶体化工厂），盐酸羟胺(A.R)、硫脲(A.R)（天津市标准科技有限公司），无水乙醇(A.R)（国药集团化学试剂有限公司）。

2.根据权利要求1所述的CrN/MoS2固体自润滑复合膜，其特征是CrN/MoS2固体自润滑复合膜的制备步骤为：使用磁控溅射设备在N₂气氛中进行Cr靶和Mo靶共溅射，在不锈钢表面沉积CrMoN复合膜，厚度为5-6μm，利用高频脉冲等离子扩渗设备，以硫蒸气作为渗硫源，对薄膜表面进行2h的低温（230℃）离子渗硫处理，制备了CrN/MoS2固体自润滑复合膜。

3.根据权利要求1所述的CrN/MoS2固体自润滑复合膜，其特征是CrN/MoS2固体自润滑复合膜的检测步骤为：利用Philips Quant200型扫描电子显微镜（SEM）观察薄膜表面形貌及磨痕形貌，分析复合膜显微组织结构和摩擦磨损机制，分辨率3.5nm，放大倍数200-120000倍，加速电压30kV，最大束流2A,同时采用Genesis型能谱仪（EDS）对渗硫层化学成分进行分析，利用ESCALAB 250Xi型X射线光电子能谱仪（XPS）对CrN基固体自润滑复合膜的化合物价态进行研究，激发源：Al靶，细扫宽度：25eV，利用PHI700型俄歇电子能谱仪（AES）对CrN基固体自润滑复合膜剖面成分分布进行分析，采用CETR UTM-2型摩擦磨损试验机对薄膜的抗微动磨损性能进行测试，实验条件为：运动方式为往复式，室温空气环境，对偶件为直径4.0mm的GCr15钢球，载荷范围为20-80N；频率范围为2-8Hz；温度23-26℃，摩擦环境：大气下干摩擦或坦克机油润滑，采用TR240表面粗糙度仪测试试样表面的磨痕轮廓曲线，根据曲线上的波谷计算出薄膜的磨损体积。

4.根据权利要求1所述的CrN/MoS2固体自润滑复合膜，其特征是通过磁控溅射技术成功制备了CrMoN复合膜，再利用高频脉冲等离子扩渗设备对薄膜表面进行低温离子渗硫处理，成功制备了含有MoS2润滑相的CrN/MoS2固体自润滑复合膜，2 种薄膜均为致密平整的柱状晶结构，晶粒尺寸均达到纳米级；CrN/MoS2固体自润滑复合膜在(Cr，Mo)N 硬相中嵌入了层状MoS2 软相，形成了新型的“混凝土”结构薄膜，CrN/MoS2固体自润滑复合膜厚度约为500nm，主要由 Cr、Mo、N、S4 种元素组成，其渗硫产物主要为MoS2润滑相，CrN/MoS2固体自润滑复合膜的主要相结构为CrN、MoS2和少量MoN，相较于干摩擦情况，在油润滑条件下，2种薄膜的摩擦系数明显降低，随距离的变化波动相对比较平稳，磨损体积比干摩擦条件下降低1个数量级，磨损体积值大小：CrMoN＞CrN/MoS2，表明CrN/MoS2固体自润滑复合膜具有较高的抗滑动磨损性能，无论干摩擦还是油润滑条件下，CrN/MoS2固体自润滑复合膜均发生磨粒磨损，且磨损程度较CrMoN复合膜轻微，复合膜中合成的MoS2润滑相使得CrN/MoS2固体自润滑复合膜的耐磨性能及减摩性能有了很大提升，在干摩擦情况下，CrMoN复合膜甚至发生了严重的粘着磨损；在油润滑条件下，2种薄膜的表面磨损均大幅减弱，因此，油润滑条件，能有效改善薄膜的耐磨性和抗磨性。