硫化钨与氮化钨复合薄膜润滑剂

众所周知，机械零部件的运动总是伴随着摩擦磨损现象，为了减小运动着的机械零部件之间的摩擦磨损，人们常对其进行润滑。作为润滑材料之一的固体润滑薄膜材料因其具有既可避免液体润滑对工业部件的污染，又能够在低温、高温等恶劣的条件下工作的优点而得到了广泛的应用。

如目前正广泛使用着的固体润滑薄膜材料——硫化钨薄膜。但是，硫化钨薄膜虽有着很好的润滑性能，然而，却因硬度不高而使其抗压强度偏低，耐磨损性能也不太好，且在高湿度情况下极易失效。为克服现有技术中的不足之处，有科研团队创新一种硬度高，抗湿性好的硫化钨与氮化钨复合薄膜材料。

硫化钨与氮化钨复合薄膜材料的制备方法采用磁控溅射法，其主要步骤如下：

步骤1，先对基底进行抛光、清洗和烘干，再将由金属钨与硫化钨构成的复合靶和基底分别置于磁控溅射设备真空室内的阴极上和样品台中；其中，复合靶中的金属钨与硫化钨之间的面积比为1.3∶2，复合靶与基底之间的距离为70mm，复合靶的周边由金属钨环压紧固定，基底为不锈钢。

步骤2，先对真空室抽真空，待真空室的真空度为1.5×10-3pa、基底温度达230℃后，再向其中通入氩气，并预溅射16min。然后再向真空室中通入氮气，并使真空室处于氩氮混合气氛下，溅射4h；其中，氩氮混合气氛为氩气与氮气间的流量比为15∶35、工作气压为0.9Pa，溅射功率为90W。溅射结束后停止加热基底，关闭氩氮混合气，保持分子泵抽真空，待基底温度为195℃时保温1h，之后，以2℃/min的速率降温至100℃以下时停止抽真空， 自然真空下冷却至室温，制得硫化钨与氮化钨复合薄膜材料。

对制得的目标产物分别使用扫描电镜和X射线衍射仪进行表征，由其结果可知，目标产物为薄膜状，薄膜的厚度为1～6μm，其由致密排列的粒径为5～20nm的颗粒构成。薄膜由WS₂ 相和WN相两相共存构成，目标产物的硬度和综合性能 均有了大幅度的提高，其硬度可达20GPa，摩擦系数仅为0.1。这是基于氮化钨的高硬度、高弹性模量和好的致密性，以及硫化钨与氮化钨都是金属钨的化合物，它们之间有着很强的相间结合力的特点，将其有效整合后，从而使 薄膜既利用了氮化钨的高硬度来提高了其硬度和耐磨损性能。

本方法制备方法所需的设备少、工艺简单易操作，成膜的温度低，对基底不会产生任何不良的影响。制备过程清 洁无污染，制备的周期短、成本低、安全性好，适于大规模的工业化生产。

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