如何制备二硫化钨/钨掺杂类金刚石复合薄膜？

二硫化钨/钨掺杂类金刚石（WS₂/W-DLC）复合薄膜通过离子束辅助技术和低温离子渗硫技术制备而成。此制备方法从优化制备工艺和薄膜结构两方面出发，为新型固体润滑薄膜的制备提供了新的思路。

离子束辅助沉积（Ion Beam Assisted Deposition，IBAD）是在室温下制备硬质薄膜的一种物理气相沉积方法。在薄膜沉积过程中，该方法利用荷能离子对薄膜材料的轰击，给予所沉积薄膜材料额外的能量，以此提高薄膜的光学、机械和耐环境稳定性能。

低温离子渗硫，由材料物理学家张弋飞于20世纪80年代首先发现，是利用固体硫蒸气产生辉光放电的效应，使金属零件在低温下形成固体润滑层-渗硫层的方法。

WS₂/W-DLC复合薄膜具体制备过程如下：

1.准备所需试剂和设备

（1）试剂：316不锈钢（硬度153 HV，表面粗糙度4.14 nm），可溶NaCl块，金属清洗剂，去离子水，丙酮；

（2）设备：ISB700型多功能离子束溅射镀膜机，LDM2-25型等离子渗流炉，超声波清洗仪。

2.IBAD技术制备W-DLC薄膜

（1）镀膜前，将316不锈钢置于金属清洗剂和去离子水中使用超声波清洗仪清洗30 min，再用丙酮漂洗晾干后置于真空室中，将本底真空抽至2×10-⁴ Pa后通入高纯氩气（99.95％）以制备薄膜；

（2）镀膜过程中同时使用辅助离子源对基体表面进行轰击溅射，离子束轰击新生成的薄膜可以增强薄膜的强度；

（3）镀制薄膜之前先在基体表面沉积制备梯度过量的Cr/CrC过渡层，然后在该过渡层上使用优化的工艺参数沉积钨掺杂类金刚石（W-DLC）薄膜。

3.低温离子渗硫制备WS₂/ W-DLC复合薄膜

（1）将上述制得的W-DLC样品置于工作台，固体升华硫作为渗硫源；

（2）离子硫化时真空室气压抽至10 Pa左右，工作台（阴极盘）和炉体（阳极）之间加至1000 V电压；

（3）当炉体温度升至230℃时，固体硫源在真空室内升华，形成硫气氛，高电压使硫气氛离化和产生辉光放电，离化的硫原子和离子高速轰击薄膜表面产生足够的能量加热和促进硫原子扩散进薄膜形成硫化物WS₂，从而成功制备WS2/W-DLC复合薄膜。

此制备方法结合IBAD和低温离子渗硫两种技术，制备工艺有所优化，制备效率有所提高。利用该制备方法制得的WS₂/ W-DLC复合薄膜具有复合层状结构，是一种理想的固体润滑材料。

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