[发明专利]宽温域减摩耐磨MoCN复合薄膜、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种宽温域减摩耐磨MoCN复合薄膜、其制备方法及应用。所述复合薄膜包括依次形成在基体上的Mo过渡层以及MoN与C共掺层，所述共掺层由非晶碳相及多晶纳米晶相组成，所述多晶纳米晶相包括MoN、Mosubgt;2/subgt;N和MoC。所述复合薄膜内C原子含量为10.36at.％～23.4at.％。本发明的所述复合薄膜具有良好的膜基结合力、较大的硬度及弹性模量，在保证常温摩擦系数较低的同时具有高温下自润滑特性，在宽温域的摩擦工况下具有很好的应用价值，例如可以应用于在高温条件下工作的装置或工件。同时，本发明提供的制备所述复合薄膜的工艺易于实施，可控性好，利于规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种减摩耐磨涂层，具体涉及一种宽温域减摩耐磨MoCN复合薄膜及其制备方法，所述复合薄膜可用于宽温域环境下服役的基体表面，属于基体表面处理技术领域。

背景技术

随着航空航天技术的快速发展，从室温到高温具有自适应低摩擦性能的薄膜成为国内外航空发动机固体润滑材料领域的研究热点。然而，对于宽温域环境下的摩擦，单一润滑相润滑材料(例如：MoS₂、DLC等)难以同时满足从室温到高温的低摩擦系数和低磨损率，导致部件在宽温域环境下摩擦系数不稳定，磨损率较高等问题，严重降低了高温部件的可靠性和服役寿命；此外，氮化物作为一种硬质基础相，具有高硬度、高耐磨性及热稳定性强等特性被广泛应用于各种工况下，但是，在常温摩擦条件下，摩擦系数依然相对较高。作为高温摩擦部件，较低的摩擦系数及磨损率能够显著提高部件的使役寿命和运行稳定性。因此，开展宽温域环境下低摩擦磨损的复合薄膜研究具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种宽温域减摩耐磨MoCN复合薄膜，其在宽温域环境下具有长寿命、良好的减摩耐磨性能，以克服现有技术的不足。

本发明的另一目的在于提供一种制备所述宽温域减摩耐磨MoCN复合薄膜的方法。

本发明的又一目的在于提供一种所述宽温域减摩耐磨MoCN复合薄膜的用途。

为实现前述发明目的，本发明采用了如下技术方案。

本发明实施例提供了一种宽温域减摩耐磨MoCN复合薄膜，其包括依次形成在基体上的Mo过渡层以及MoCN层，所述MoCN层由非晶碳相及多晶纳米晶相组成，其中非晶碳相的含量为10.6at.％～18.7at.％，所述多晶纳米晶相包括24.6at.％～26.2at.％MoN、38.2at.％～42.6at.％Mo₂N和18.5at.％～20.6at.％MoC，且所述多晶纳米晶相的晶粒大小为5.8～12.6nm。

进一步的，所述复合薄膜含有10.36at.％～23.4at.％的C原子。

本发明实施例还提供了一种宽温域减摩耐磨MoCN复合薄膜的制备方法，其包括：采用磁控溅射技术在基体上依次沉积Mo过渡层以及MoCN层，形成所述复合薄膜。

进一步的，所述的制备方法具体包括：将基体置入镀膜设备中，并设置Mo靶溅射电流为5～5.2A、偏压为70～100V、工作气压为0.1-1.0Pa、转架转速为3～5rpm、沉积时间为600～800s，从而在基体沉积Mo过渡层，之后通入反应气体N₂，且使N₂流量保持在60～65sccm，Ar流量保持在30～35sccm，C靶电流为1A～2.5A、偏压为70～100V，沉积时间18000～20000s，在Mo过渡层上沉积形成MoCN层，获得所述复合薄膜。

进一步的，前述基体的材料不限，其可以是耐高温的金属材料，例如不锈钢、高温合金等。本发明实施例还提供了一种装置，包括所述的宽温域减摩耐磨MoCN复合薄膜。