CN103448341B - 用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜及其制备方法 - Google Patents
用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103448341B CN103448341B CN201210180230.1A CN201210180230A CN103448341B CN 103448341 B CN103448341 B CN 103448341B CN 201210180230 A CN201210180230 A CN 201210180230A CN 103448341 B CN103448341 B CN 103448341B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- corrosion
- operation part
- barrier layer
- space operation
- prepared
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜,包括阻挡层和耐腐蚀润滑层,空间活动部件的金属润滑面上依次采用离子注入与沉积工艺制备氮化钛膜作为阻挡层,采用离子注入与磁控溅射复合工艺制备二硫化钼/镍铬合金复合膜作为耐腐蚀润滑层。还提供相应的制备方法。本发明耐盐雾腐蚀自润滑薄膜的质量损失小于60g/m2,适用于空间活动部件润滑膜的耐海洋环境腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及空间活动部件,具体地,涉及一种用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜、以及耐盐雾腐蚀自润滑薄膜的制备方法。
背景技术
二硫化钼作为固体润滑剂,由于具有低摩擦、高耐磨和承载力大等优异的真空摩擦学性能,被欧美、俄罗斯等航天强国广泛地应用于解决空间环境下机械的润滑问题。二硫化钼本身的化学性质相当稳定,可耐大多数酸并且耐辐射,但是,在海洋环境下,二硫化钼膜层与金属基体界面容易发生丝状腐蚀,生成酸性产物,导致膜层从基体表面剥落。随着海南发射基地的建成,如何提高二硫化钼润滑膜的耐盐雾腐蚀性能以满足空间飞行器固体润滑镀膜件在海洋盐雾环境下装调和试验的要求,成为了固体润滑领域的研究热点。
国内外的研究主要集中于二硫化钼润滑性能研究,而对于海洋环境下二硫化钼固体润滑膜的耐盐雾腐蚀性能研究较少。目前,通常采用添加无机或有机抗腐蚀添加剂和复合膜技术来改善二硫化钼固体润滑膜的耐腐蚀性,如采用热喷涂法或者电沉积法等制备二硫化钼/金属或二硫化钼/金属氧化物等复合涂层。上述这些方法制备的复合涂层组织疏松,孔隙率高,这些孔隙在水或腐蚀介质中提供优先浸蚀位置,氯离子更容易渗入涂层下对金属基体造成微电池腐蚀,而酸性腐蚀头部不断在膜下延伸产生的,导致二硫化钼膜层从金属基体表面剥落。
发明内容
本发明所要解决的问题在于克服现有技术的不足而提供一种耐盐雾腐蚀性能好的自润滑薄膜,并提出该耐盐雾腐蚀自润滑薄膜的制备方法。
为解决上述问题,本发明所采取的技术方案是:
根据本发明的一个方面,提供一种用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜,包括阻挡层和耐腐蚀润滑层,空间活动部件的金属润滑面上依次采用离子注入与沉积工艺制备氮化钛膜作为阻挡层,采用离子注入与磁控溅射复合工艺制备二硫化钼/镍铬合金复合膜作为耐腐蚀润滑层。
优选地,阻挡层的膜厚为0.5um~10um。
优选地,耐腐蚀润滑层的膜厚为0.5um~10um。
优选地,空间活动部件的材质为如下任一种金属或任多种金属组成的合金:
-铝;
-钛;
-镁;
-不锈钢。
根据本发明的另一个方面,还提供根据本发明提供的所述用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤(1):制备阻挡层,具体地,将空间活动部件固定在多功能离子注入与磁控溅射设备真空室中的转台上,开启真空获得设备,当真空室内本底真空达到1×10-3Pa~5×10-3Pa时,充入氮气至工作气压为3×10-1Pa~9×10-1Pa;待气压稳定后依次开启高压电源和钛阴极的金属源电源,在金属润滑面上制备得到膜厚为0.5um~10um的阻挡层;
步骤(2):制备耐腐蚀润滑层,具体地,重新开启真空获得设备,当本底真空达到1×10-3Pa~5×10-3Pa时,向真空室内充入氩气至工作气压为5×10-1Pa~0Pa;待气压稳定后依次开启高压电源、镍铬合金阴极的金属源电源和二硫化钼靶的射频电源,在阻挡层上制备得到膜厚为0.5um~10um的耐腐蚀润滑层。
优选地,高压电源的电压为100V~20KV。
优选地,在金属润滑面上制备膜厚为0.5um~10um的阻挡层。
优选地,在阻挡层上制备膜厚为0.5um~10um的耐腐蚀润滑层。
优选地,空间活动部件的材质为如下任一种金属或任多种金属组成的合金:
-铝;
-钛;
-镁;
-不锈钢。
相对于现有技术,本发明的有益效果:(1)本发明耐盐雾腐蚀自润滑薄膜在ZY6050型盐雾试验箱内进行中性盐雾试验。实验结果显示,当盐溶液浓度为1%,盐液PH值为6.5~7.2,温度为35±3℃时,试验96小时后,耐盐雾腐蚀自润滑薄膜的质量损失小于60g/m2。(2)采用氮化钛膜作为阻挡层,既可以避免水或其他腐蚀介质通过耐腐蚀润滑层中的孔隙深入膜层下腐蚀金属基体,又可以与金属界面在弹性模量、热膨胀系数、化学和结构上匹配,降低了耐腐蚀润滑层和金属基体界面区的应力,提高了膜基结合力,延长了膜层寿命。(3)金属镍本身较韧而抗磨,且耐高温抗氧化,添加至二硫化钼膜层中,可以提高膜层的致密性和硬度。(4)金属铬是硬度高,耐磨性好,添加至二硫化钼/镍复合镀层中,既可以提高膜层的耐磨性,又可以使镍的组织结构从软质的晶向变成硬质的晶向,从而提高复合膜层的耐腐蚀性能、耐磨性和抗氧化性能。(5)采用离子注入与磁控溅射复合工艺制备耐腐蚀润滑层,膜层均匀致密、缺陷少、工艺简单、避免了电沉积铬时电解液有毒的问题,绿色环保。
附图说明
图1是根据本发明提供的制备耐盐雾腐蚀自润滑薄膜的方法中多功能离子注入与磁控溅射设备的结构示意图。
其中:1为二硫化钼靶的射频电源,2为真空室,3为镍铬合金阴极,4为第一金属源电源,5为真空获得系统,6为高压电源,7为氩气气瓶,8为氩气充气阀,9为氮气气瓶,10为氮气充气阀,11为第二金属源电源,12为钛阴极,13为磁控溅射靶基座,14为二硫化钼靶,15为耐腐蚀润滑层,16为阻挡层,17为空间活动部件,18为转台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
如图1所示,根据本发明的优选实施例提供的用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜,包括阻挡层16和耐腐蚀润滑层15,空间活动部件17的金属润滑面上依次采用离子注入与沉积工艺制备膜厚为0.5um~10um的氮化钛膜作为阻挡层16,采用离子注入与磁控溅射复合工艺制备膜厚为0.5um~10um的二硫化钼/镍铬合金复合膜作为耐腐蚀润滑层15。在一个优选例中,所述阻挡层的膜厚为0.5um、0.7um、或者10um,所述耐腐蚀润滑层的膜厚为0.5um、0.8um、或者10um。
本实施例中,空间活动部件17的材质为铝、钛、镁、不锈钢,或前述任何二种或二种以上金属组成的合金。
本实施例提供的用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜的制备方法的具体步骤如下:
(1)阻挡层16的制备
将空间活动部件17固定在多功能离子注入与磁控溅射设备真空室2中的转台18上,开启真空获得设备5,当真空室2内本底真空达到1×10-3Pa~5×10-3Pa时,充入氮气至工作气压为3×10-1Pa~9×10-1Pa;待气压稳定后依次开启高压电源6和钛阴极12的第二金属源电源11,在金属润滑面上制备膜厚为0.5um~10um的阻挡层16。
(2)耐腐蚀润滑层15的制备
重新开启真空获得设备5,当本底真空达到1×10-3Pa~5×10-3Pa时,向真空室2内充入氩气至工作气压为5×10-1Pa~0Pa;待气压稳定后依次开启高压电源6、镍铬合金阴极3的第一金属源电源4和二硫化钼靶14的射频电源1,在阻挡层16表面制备膜厚为0.5um~10um的耐腐蚀润滑层15。
在一个优选例中,所述阻挡层的膜厚为0.5um、0.7um、或者10um,所述耐腐蚀润滑层的膜厚为0.5um、0.8um、或者10um,高压电源6的电压为100V、1KV、或者20KV。
试验例
空间活动部件17的材料采用TC4,表面粗糙度Ra小于0.5um,具体制备方法如下:
(1)阻挡层16的制备
将空间活动部件17固定在多功能离子注入与磁控溅射设备真空室2中的转台18上,开启真空获得设备5,当真空室2内本底真空达到1×10-3Pa~5×10-3Pa时,充入氮气至工作气压为3×10-1Pa~9×10-1Pa;待气压稳定后依次开启高压电源6和钛阴极12的第二金属源电源11,在金属润滑面上制备膜厚为0.5um~10um的阻挡层16;
(2)耐腐蚀润滑层15的制备
重新开启真空获得设备5,当本底真空达到1×10-3Pa~5×10-3Pa时,向真空室2内充入氩气至工作气压为5×10-1Pa~0Pa;待气压稳定后依次开启高压电源6、镍铬合金阴极3的第一金属源电源4和二硫化钼靶14的射频电源1,在阻挡层16表面制备膜厚为0.5um~10um的耐腐蚀润滑层15。
将本试验例制得的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜在ZY6050型盐雾试验箱内进行中性盐雾试验。实验结果显示,当盐溶液浓度为1%,盐液PH值为6.5~7.2,温度为35±3℃时,试验96小时后,耐盐雾腐蚀自润滑薄膜的质量损失小于60g/m2。
Claims (2)
1.一种用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜,其特征在于,包括阻挡层和耐腐蚀润滑层,空间活动部件的金属润滑面上依次采用离子注入与沉积工艺制备氮化钛膜作为阻挡层,采用离子注入与磁控溅射复合工艺制备二硫化钼/镍铬合金复合膜作为耐腐蚀润滑层;
阻挡层的膜厚为0.5um~10um;
耐腐蚀润滑层的膜厚为0.5um~10um;
空间活动部件的材质为如下任一种金属或任多种金属组成的合金:
-铝;
-钛;
-镁;
-不锈钢。
2.一种权利要求1所述的用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤(1):制备阻挡层,具体地,将空间活动部件固定在多功能离子注入与磁控溅射设备真空室中的转台上,开启真空获得设备,当真空室内本底真空达到1×10-3Pa~5×10-3Pa时,充入氮气至工作气压为3×10-1Pa~9×10-1Pa;待气压稳定后依次开启高压电源和钛阴极的金属源电源,在金属润滑面上制备得到膜厚为0.5um~10um的阻挡层;
步骤(2):制备耐腐蚀润滑层,具体地,重新开启真空获得设备,当本底真空达到1×10- 3Pa~5×10-3Pa时,向真空室内充入氩气至工作气压为5×10-1Pa~0Pa;待气压稳定后依次开启高压电源、镍铬合金阴极的金属源电源和二硫化钼靶的射频电源,在阻挡层上制备得到膜厚为0.5um~10um的耐腐蚀润滑层;
高压电源的电压为100V~20KV;
在金属润滑面上制备膜厚为0.5um~10um的阻挡层;
在阻挡层上制备膜厚为0.5um~10um的耐腐蚀润滑层;
空间活动部件的材质为如下任一种金属或任多种金属组成的合金:
-铝;
-钛;
-镁;
-不锈钢。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210180230.1A CN103448341B (zh) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | 用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210180230.1A CN103448341B (zh) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | 用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103448341A CN103448341A (zh) | 2013-12-18 |
CN103448341B true CN103448341B (zh) | 2017-10-31 |
Family
ID=49731367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210180230.1A Active CN103448341B (zh) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | 用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103448341B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103898470B (zh) * | 2014-03-28 | 2016-03-02 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 镁合金表面梯度复合涂层及其制备方法 |
CN107815645B (zh) * | 2017-10-18 | 2019-07-19 | 吉林大学 | 一种低摩擦系数MoS2基金属复合固体润滑膜 |
CN109054710A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-12-21 | 广东石成科技有限公司 | 一种石墨烯复合材料和其制备方法及其作为导磁胶的应用 |
CN111676457A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-18 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种WS2-Ta复合薄膜及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1168846C (zh) * | 2001-12-17 | 2004-09-29 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 金属离子注入改性非晶碳膜的制备方法 |
CN1401816A (zh) * | 2002-03-20 | 2003-03-12 | 太原理工大学 | 离子束增强磁控溅射渗镀涂层装置及工艺 |
CN102453854A (zh) * | 2010-10-28 | 2012-05-16 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 被覆件及其制造方法 |
CN102465274A (zh) * | 2010-11-15 | 2012-05-23 | 北京有色金属研究总院 | 一种提高磁控溅射工艺制备金属薄膜与基底结合力的方法 |
CN102094146B (zh) * | 2010-12-03 | 2013-06-26 | 无锡润鹏复合新材料有限公司 | 新型耐高温自润滑滑动轴承材料及其制备方法 |
CN102392217B (zh) * | 2011-11-23 | 2013-01-16 | 西北工业大学 | 一种叶片表面抗点蚀涂层及其制备方法 |
-
2012
- 2012-06-01 CN CN201210180230.1A patent/CN103448341B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103448341A (zh) | 2013-12-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lu et al. | The effect of formic acid concentration on the conductivity and corrosion resistance of chromium carbide coatings electroplated with trivalent chromium | |
CN102400099B (zh) | 核裂变堆燃料包壳表面CrAlSiN梯度涂层制备工艺 | |
US8541349B2 (en) | Lubricant-hard-ductile nanocomposite coatings and methods of making | |
Zhang et al. | Wear and corrosion resistance of cold-sprayed Cu-based composite coatings on magnesium substrate | |
Yi et al. | Cr–N–C multilayer film on 316L stainless steel as bipolar plates for proton exchange membrane fuel cells using closed field unbalanced magnetron sputter ion plating | |
CN103448341B (zh) | 用于空间活动部件的耐盐雾腐蚀自润滑薄膜及其制备方法 | |
Barletta et al. | Wear and corrosion behavior of HVOF-sprayed WC-CoCr coatings on Al alloys | |
CN106884149A (zh) | 水环境耐磨涂层、其制备方法及应用 | |
Kahraman et al. | The corrosion resistance behaviors of metallic bipolar plates for PEMFC coated with physical vapor deposition (PVD): an experimental study | |
Zhang et al. | Corrosion and tribological behavior of ZrO2 films prepared on stainless steel surface by the sol–gel method | |
CN109560289A (zh) | 一种金属双极板及其制备方法以及燃料电池 | |
CN106676494A (zh) | 提高镍铝青铜耐腐蚀性的方法 | |
Bielawski | Development of unbalanced magnetron sputtered Al–Mo coatings for cadmium replacement | |
Bahamirian et al. | An investigation on effect of bond coat replacement on hot corrosion properties of thermal barrier coatings | |
Gao et al. | Electrochemical characteristics of electroplating and impregnation Ni-P/SiC/PTFE composite coating on 316L stainless steel | |
CN107142478B (zh) | 一种新型耐磨耐腐蚀涂层 | |
Zouch et al. | Tribological study of Fe–W–P electrodeposited coating on 316 L stainless steel | |
CN209389136U (zh) | 一种金属双极板以及燃料电池 | |
CN109055910B (zh) | 一种耐磨防腐抗污一体化(Cr, Cu)-GLC复合涂层及其制备方法 | |
CN111647850A (zh) | 一种具有耐微生物腐蚀性的金属/陶瓷双相复合涂层及其制备方法 | |
Zhang et al. | The influence of substrate surface treatment on the electrodeposition of (Co, Mn) 3O4 spinel precursor coatings | |
CN103603026A (zh) | 一种完全褪除工件表面类金刚石碳膜的方法 | |
CN102534468B (zh) | 一种低温渗铝石油管线用钢表面原位陶瓷层的制备工艺 | |
Liu et al. | Tribological properties and corrosion resistance of CrSiN coatings prepared via hybrid HiPIMS and DCMS | |
CN107513684B (zh) | 自润滑复合涂层、涂层制备方法以及具有该涂层的制品 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |