专利名称:空间飞行器活动件上固体润滑薄膜的制备方法
技术领域:
本发明涉及空间飞行器活动件润滑技术,具体地说是一种空间飞行器活 动件上固体润滑薄膜的制备方法。
技术背景MoS2基润滑膜由于具有突出的减摩效果和极好的真空使用性能,因此一直是星用活动部件表面改性的主要润滑膜系。由于这种润滑膜系在使用中存在着①大气中防潮性能差,高湿度环境中很快失效,造成保存和装配条件 苛刻;②润滑膜软,表面硬度低,耐磨寿命短等缺陷;使得研制使用性能更 佳的润滑膜系成为当务之急。 发明内容本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种空间飞行器活动件 上固体润滑薄膜的制备方法,通过在活动件表面沉积Ti中间层,然后在中间 层上同时沉积MoS2与Ti,形成固定润滑薄膜,它改善了薄膜结构,使薄膜更 加致密,提高了薄膜强度,从而可以增强薄膜的摩擦学性能,提高薄膜的防 潮性。本发明的目的是这样实现的一种空间飞行器活动件上固体润滑薄膜的制备方法,其特征在于包括下 列步骤(1) 化学清洗分别采用石油醚、丙酮、无水乙醇对工件进行超声波清 洗,清洗时间为5 15min;(2) 表面活化将清洗后的工件放入沉积室内,导入Ar,辉光放电,放 电过程中温度保持在130 140。C,非平衡线圈电流控制在3 6A、工件台偏压500 800V、工作气体流量500 900sccm;(3) 镀中间层将活化后的工件放入沉积室,导入Ar,钛靶加功率,将 钛原子从钛耙溅射出来,沉积在工件表面,沉积时间为10 15min,沉积厚 度为250 300nm,钛耙功率为3 4Kw;(4) 固体润滑薄膜沉积将已沉积中间层的工件放入沉积室,导入Ar, 两个MoS2靶、 一个钛靶同时加功率,将钛原子、MoS2共同溅射出来,沉积到 工件表面,钛靶功率为2 3Kw,两个MoS2靶功率相同均为3. 5 4. 5Kw,工 件台偏压为55 65V,沉积时间为1 2h。本发明得到的润滑薄膜,整个膜层是由MoS2的纳米晶体和Ti形成的饱 和固溶体,膜层与基底间的结合力强,硬度高,非常致密,整个膜层都属于 有效膜层,大大提高了润滑膜的耐磨寿命;致密的膜层有效阻挡了大气中水、 氧与MoS2的氧化反应,从而提高膜层的防潮性。本发明与现有技术相比的有益效果是(1) 提高了防潮性能,可以增强活动件环境适应能力,延长储存时间, 降低储存要求,节约经费。(2) 由于本发明工艺参数适用性好,可以被用于精度要求高,寿命长的 空间飞行器活动件润滑。(3) 整个过程自动化控制,工艺稳定,重复性好。(4) 具有适应各类型空间飞行器活动件润滑要求的特色,适应于规模生具体实施方式
本发明采用非平衡磁控溅射薄膜沉积设备进行,沉积室内主要有MoS2耙、 钛靶、工件转台。实施例1(l)将所需镀膜工件进行溶液清洗,首先用石油醚溶液超声波粗洗5min, 再用丙酮溶液超声波精洗5min,,最后用无水乙醇溶液超声波清洗5min。(2) 将工件放入沉积室内,导入Ar,辉光放电,放电过程中非平衡线 圈电流控制在3A、工件台偏压为600V、工作气体流量700sccm,保证辉光放 电在13(TC 14(TC下进行。(3) 辉光放电进行完成后,对工件进行镀中间层工艺,钛耙加功率,将 钛原子从钛耙溅射出来,沉积在工件表面,沉积时间为10min,沉积厚度为 300nm,钛耙功率为3Kw,偏压为60V,工作气体流量为400 sccm。(4) 最后进行固体润滑薄膜沉积,两个MoS2耙、 一个钛靶同时加功率, 将钛原子、MoS2共同溅射出来,沉积到工件表面,钛耙功率为2Kw,两个MoS2 靶功率相同均为4Kw,工件台偏压为60V,工作气体流量为600sccm,沉积时 间为L5h。实施例2(l)将所需镀膜工件进行溶液清洗,首先用石油醚溶液超声波粗洗5min, 再用丙酮溶液超声波精洗5min,,最后用无水乙醇溶液超声波清洗5min。(2) 将工件放入沉积室内,导入Ar,辉光放电,放电过程中非平衡线 圈电流控制在3A、工件台偏压为700V、工作气体流量800sccm,保证辉光放 电在13(TC 140'C下进行。(3) 辉光放电进行完成后,对工件进行镀中间层工艺,钛靶加功率,将 钛原子从钛靶溅射出来,沉积在工件表面,沉积时间为15min,沉积厚度为 300歷,钛耙功率为4Kw,工作气体流量为400 sccm。(4) 最后进行固体润滑薄膜沉积,两个MoS2靶、 一个钛革巴同时加功率,将钛原子、MoS2共同溅射出来,沉积到工件表面,钛靶功率为3Kw,两个MoS2 耙功率相同均为3. 5Kw,工件台偏压为60V,工作气体流量为600sccm,沉积 时间为1. 5h。
权利要求
1. 一种空间飞行器活动件上固体润滑薄膜的制备方法,其特征在于包括下列步骤(1)化学清洗分别采用石油醚、丙酮、无水乙醇对工件进行超声波清洗,清洗时间为5~15min;(2)表面活化将清洗后的工件放入沉积室内,导入Ar,辉光放电,放电过程中温度保持在130~140℃,非平衡线圈电流控制在3~6A、工件台偏压500~800V、工作气体流量500~900sccm;(3)镀中间层将活化后的工件放入沉积室,导入Ar,钛靶加功率,将钛原子从钛靶溅射出来,沉积在工件表面,沉积时间为10~15min,沉积厚度为250~300nm,钛靶功率为3~4Kw;(4)固体润滑薄膜沉积将已沉积中间层的工件放入沉积室,导入Ar,两个MoS2靶、一个钛靶同时加功率,将钛原子、MoS2共同溅射出来,沉积到工件表面,钛靶功率为2~3Kw,两个MoS2靶功率相同均为3.5~4.5Kw,工件台偏压为55~65V,沉积时间为1~2h。
全文摘要
本发明公开了一种空间飞行器活动件上固体润滑薄膜的制备方法,它包括对工件化学清洗、表面活化、镀中间层及固体润滑薄膜沉积四个步骤;通过在工件表面沉积Ti中间层,再在中间层上同时沉积MoS<sub>2</sub>与Ti,形成固定润滑薄膜,它改善了薄膜结构,使薄膜更加致密,提高了薄膜强度,增强了薄膜的摩擦学性能,提高薄膜的防潮性;整个膜层是由MoS<sub>2</sub>的纳米晶体和Ti形成的饱和固溶体,膜层与基底间的结合力强,硬度高,非常致密,大大提高了润滑膜的耐磨寿命,致密的膜层有效阻挡了大气中水、氧与MoS<sub>2</sub>的氧化反应。
文档编号C23G5/00GK101270465SQ20071003821
公开日2008年9月24日 申请日期2007年3月20日 优先权日2007年3月20日
发明者晖 周, 温庆平 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所