CN108220896B - 一种超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有超低摩擦系数的白铜/Ni‑MoS2复合材料及其制备方法，属于金属材料及其制备技术领域。该复合材料包括高韧性白铜基体、在基体表面通过多靶磁控溅射的方式交替溅射沉积形成的Ni纳米层和MoS2纳米层，靠近白铜基体的一层为Ni纳米层，最上层的为MoS2纳米层。该复合材料的基体为热锻态白铜合金，制备过程包括：热锻态白铜制备―白铜基体表面清洗―基体表面磁控溅射交替沉积Ni纳米层和MoS2纳米层。本发明制备的白铜/Ni‑MoS2复合材料与不锈钢的摩擦系数低于0.15，与白铜基体相比耐摩擦性能大大提高，非常适用于航空航天等领域低温环境用耐磨零部件的制造。

Description

一种超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料及其制备方法，属于金属材料及其制备技术领域。
背景技术
耐磨铜合金广泛应用在航空航天等领域的齿轮、轴瓦、轴套等耐磨部件。传统的耐磨铜合金包括复杂黄铜、锡青铜、铝青铜、铍青铜等合金。近些年来，随着航空航天技术的发展，对一些耐磨铜合金在室温和低温下的冲击韧性提供了很高的要求。常用的耐磨铝青铜、铍青铜等合金中存在大量析出相以及少量脆性相，这些析出相在使用过程中可增加材料的耐磨性能和强度，但却极大降低了合金的低温冲击韧性，严重影响了耐磨部件在低温下的使用寿命。
近年来，耐磨白铜合金越来越多地被应用在航空航天等领域的低温环境。由于铜和镍可无限互溶，白铜合金在室温和低温下都具有非常优异的冲击韧性，美国航天器用材料NASA-STD-8719.15(SAFETY STANDARD FOR OXYGEN AND OXYGEN SYSTEMS)标准中已明确铜镍合金作为超低温铜合金材料的发展方向。不过，较之耐磨铝青铜尤其是铍青铜合金，耐低温白铜合金的摩擦系数较高，在一些对摩擦性能要求较高的领域，将会影响其服役性能。因此，研发出一种具有超低摩擦系数的高韧性白铜合金，使之应用于航空航天等领域低温环境用耐磨零部件的制造，对提高产品质量及设备使用寿命等均有重大的意义。
发明内容
本发明的目的是针对低温高韧性白铜合金摩擦系数较高的问题，提供一种降低其摩擦系数的方法；为此本发明提供了一种具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料及其制备方法，从而从根本上解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料，该复合材料包括高韧性白铜基体、在基体表面通过多靶磁控溅射的方式交替溅射沉积形成的Ni纳米层和MoS2纳米层，靠近白铜基体的一层为Ni纳米层，最上层的为MoS2纳米层。
进一步地，上述具有超低摩擦系数的低温高韧性白铜基体为热锻态白铜合金，其化学成分及质量百分比组成为：镍：25.0～40.0％，锰：3～12％，锌：1～6％，钛： 0.1～3.5％，铁：0.5～2％，铬：0.1～2％，余量为铜，其中不可避免杂质的质量百分比≤0.1％。
更进一步地，上述磁控溅射形成的Ni纳米层和MoS2纳米层(Ni-MoS2纳米层) 的总厚度为3～6μm，每一个Ni纳米层的厚度约为9～11nm，每一个MoS2纳米层的厚度为5～15nm。
上述具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料的制备方法，主要包括热锻态白铜基体制备、清洗基体、磁控溅射交替沉积Ni纳米层和MoS2纳米层，其具体步骤和参数如下：
(1)热锻态白铜基体制备
按合金成分配料后，在中频感应熔炼炉中熔铸白铜基体铸锭，将铸锭在 600-700℃热处理20～28小时后，在500-700℃温度下进行三向锻造，总压下量 65％-75％，最后空冷至室温，制成高韧性白铜基体；
(2)清洗基体
将热锻态白铜基体样品表面抛光，去除表面油污和锈迹，然后依次放入丙酮和无水乙醇中进行超声清洗25-35min；然后，将超声清洗后的白铜基体装进真空室，抽真空到6×10-4Pa后通入氩气，维持真空度在2-4Pa，用功率为80-100W射频电源对基体进行离子轰击25-35min进行离子清洗。
(3)磁控溅射交替沉积Ni纳米层和MoS2纳米层
将离子清洗后的白铜基体放入多靶磁控溅射仪中，先抽真空到本底真空度到 1×10-4Pa或以下，然后充氩气和氮气，在氩气、氮气混合气氛中交替进行Ni靶和 MoS2靶溅射，通过溅射获得由多个Ni纳米层和MoS2纳米层交替叠加的多层膜，过程中通过调整Ni靶和MoS2靶的功率和沉积时间以控制每一纳米层的厚度，最终得到具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料。
上述溅射过程的控制工艺参数为：
Ni靶和MoS2靶的尺寸均为Φ45×4mm，纯度为99.99wt.％；
所述的氩、氮混合气氛，总气压为0.2Pa-0.6Pa；氩气和氮气气流量均为 30-70sccm；
Ni纳米层的溅射功率为180W，时间为60s；
MoS2纳米层的溅射功率为80W，时间为30s～120s；
靶基距为5-8cm；
基体温度为298℃-302℃。
本发明的有益技术效果：
1)本发明的具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料，由于Ni纳米层和MoS2纳米层的加入，使得白铜/Ni-MoS2复合材料具有超低的摩擦系数，其与不锈钢球的摩擦系数低于0.15(该白铜基体与不锈钢球的摩擦系数大于0.5)，表现出优异的耐摩擦性能。
2)本发明具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料的制备方法，采用多靶磁控溅射制备工艺，具有制备工艺简单、沉积速度快、生产效率高、生产成本低的特点。
本发明的白铜基体为低温高韧性白铜合金，主要应用于航空航天等领域低温环境用耐磨零部件，采用磁控溅射方法在其表面溅射Ni纳米层和MoS2纳米层后，其摩擦性能得到明显提高，这对提高产品服役寿命具有重大的意义。
附图说明
图1是本发明具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料的结构示意图。
主要附图标记说明：
1 Ni纳米层 2 MoS2纳米层
3 热锻态白铜基体
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料，包括热锻态白铜基体3，及在热锻态白铜基体3表面上的Ni纳米层1和MoS2纳米层2，Ni纳米层1和MoS2纳米层2交替形成，靠近热锻态白铜基体3的一层为Ni纳米层1，最上层的为MoS2纳米层2。
本发明的制备工艺流程包括：熔铸和热锻―表面清洗―多靶磁控溅射Ni和MoS2纳米层。制备过程包括：热锻态白铜制备―白铜基体表面清洗―基体表面磁控溅射交替沉积Ni纳米层和MoS2纳米层(靠近白铜基体的一层为Ni纳米层，最上层的为 MoS2纳米层)。其中，溅射形成的Ni-MoS2纳米层的总厚度为3～6μm，每一Ni纳米层的厚度约为10nm，每一MoS2纳米层的厚度为5～15nm。
实施例1
具体制备过程：①采用中频感应熔炼炉熔炼白铜合金基体(质量百分比组成： Ni-29.0％，Mn-3.5％，Zn-2.0％，Ti-1.5％，Fe-0.9％，Cr-1.2％，余量为铜，不可避免杂质的质量百分比≤0.1％)，将铸锭在600℃温度热处理24小时后，在500℃温度下进行三向锻造(道次压下量25％，总压下量75％)，空冷至室温，制成高韧性白铜合金基体；②将白铜基体表面抛光，去除表面油污和锈迹，然后依次放入丙酮和无水乙醇中进行超声清洗30min；然后，将超声清洗后的白铜基体装进真空室，抽真空到6×10-4Pa后通入氩气，维持真空度在2-4Pa，用功率为80-100W射频电源对基体进行离子轰击30min进行离子清洗；③将离子清洗后的白铜基体放入多靶磁控溅射仪中，先抽真空到本底真空度到1×10-4Pa，然后充氩气和氮气，在氩气、氮气混合气氛中交替停留在Ni靶和MoS2靶，通过溅射获得由多个Ni纳米层和MoS2纳米层交替叠加的多层膜，过程中调整Ni靶和MoS2靶的功率和沉积时间以控制每一层的厚度，最终得到具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料。
上述磁控溅射的工艺参数为：
Ni靶和MoS2靶的尺寸均为Φ45×4mm，纯度为99.99wt.％；
所述的氩、氮混合气氛，总气压为0.4Pa；氩气和氮气气流量均为45sccm；
Ni纳米层的溅射功率为180W，时间为60s；
MoS2纳米层的溅射功率为80W，时间为70s；
靶基距为6.5cm；
基体温度为300℃
上述过程获得的白铜/Ni-MoS2复合材料中，Ni-MoS2纳米层的总厚度为4.5μm，每一Ni纳米层的厚度为10nm，每一MoS2纳米层的厚度为10nm。经测试，上述过程获得的白铜/Ni-MoS2复合材料与不锈钢的滑动摩擦系数为0.12。
实施例2
具体制备过程：①采用中频感应熔炼炉熔炼白铜合金基体(质量百分比组成：Ni-31.0％，Mn-5.0％，Zn-2.5％，Ti-0.6％，Fe-0.6％，Cr-0.5％，余量为铜，不可避免杂质的质量百分比≤0.1％)，将铸锭在600℃温度热处理24小时后，在500℃温度下进行三向锻造(道次压下量25％，总压下量75％)，空冷至室温，制成高韧性白铜合金基体；②将白铜基体表面抛光，去除表面油污和锈迹，然后依次放入丙酮和无水乙醇中进行超声清洗30min；然后，将超声清洗后的白铜基体装进真空室，抽真空到6×10-4Pa后通入氩气，维持真空度在2-4Pa，用功率为80-100W射频电源对基体进行离子轰击30min进行离子清洗；③将离子清洗后的白铜基体放入多靶磁控溅射仪中，先抽真空到本底真空度到1×10-4Pa，然后充氩气和氮气，在氩气、氮气混合气氛中交替停留在Ni靶和MoS2靶，通过溅射获得由多个Ni纳米层和MoS2纳米层交替叠加的多层膜，过程中调整Ni靶和MoS2靶的功率和沉积时间以控制每一层的厚度，最终得到具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料。
上述磁控溅射的工艺参数为：
Ni靶和MoS2靶的尺寸均为Φ45×4mm，纯度为99.99wt.％；
所述的氩、氮混合气氛，总气压为0.3Pa；氩气和氮气气流量均为35sccm；
Ni纳米层的溅射功率为180W，时间为60s；
MoS2纳米层的溅射功率为80W，时间为120s；
靶基距为6.8cm；
基体温度为300℃
上述过程获得的白铜/Ni-MoS2复合材料中，Ni-MoS2纳米层的总厚度为4μm，每一Ni纳米层的厚度为10nm，每一MoS2纳米层的厚度为15nm。经测试，上述过程获得的白铜/Ni-MoS2复合材料与不锈钢的滑动摩擦系数为0.11。
实施例3
具体制备过程：①采用中频感应熔炼炉熔炼白铜合金基体(质量百分比组成： Ni-35.0％，Mn-4.0％，Zn-3.0％，Ti-1.2％，Fe-1.0％，Cr-1.5％，余量为铜，不可避免杂质的质量百分比≤0.1％)，将铸锭在600℃温度热处理24小时后，在500℃温度下进行三向锻造(道次压下量25％，总压下量75％)，空冷至室温，制成高韧性白铜合金基体；②将白铜基体表面抛光，去除表面油污和锈迹，然后依次放入丙酮和无水乙醇中进行超声清洗30min；然后，将超声清洗后的白铜基体装进真空室，抽真空到6×10-4Pa后通入氩气，维持真空度在2-4Pa，用功率为80-100W射频电源对基体进行离子轰击30min进行离子清洗；③将离子清洗后的白铜基体放入多靶磁控溅射仪中，先抽真空到本底真空度到1×10-4Pa，然后充氩气和氮气，在氩气、氮气混合气氛中交替停留在Ni靶和MoS2靶，通过溅射获得由多个Ni纳米层和MoS2纳米层交替叠加的多层膜，过程中调整Ni靶和MoS2靶的功率和沉积时间以控制每一层的厚度，最终得到具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料。
上述磁控溅射的工艺参数为：
Ni靶和MoS2靶的尺寸均为Φ45×4mm，纯度为99.99wt.％；
所述的氩、氮混合气氛，总气压为0.5Pa；氩气和氮气气流量均为60sccm；
Ni纳米层的溅射功率为180W，时间为60s；
MoS2纳米层的溅射功率为80W，时间为60s；
靶基距为6.0cm；
基体温度为300℃
上述过程获得的白铜/Ni-MoS2复合材料中，Ni-MoS2纳米层的总厚度为5μm，每一Ni纳米层的厚度为10nm，每一MoS2纳米层的厚度为8nm。经测试，上述过程获得的白铜/Ni-MoS2复合材料与不锈钢的滑动摩擦系数为0.14。
本发明中三种低温高韧性白铜基体合金与不锈钢的摩擦系数在0.5以上，通过磁控溅射方式在白铜基体表面交替沉积Ni和MoS2纳米层后，获得的白铜/Ni-MoS2复合材料与不锈钢的摩擦系数低于0.15，大大提高了低温高韧性白铜合金的耐摩擦性能，对航空航天领域中低温环境用耐磨铜合金的使用性能具有很好的提高作用。
本发明的白铜/Ni-MoS2复合材料与不锈钢的摩擦系数低于0.15，与白铜基体相比耐摩擦性能大大提高，非常适用于航空航天等领域低温环境用耐磨零部件的制造。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料，其特征在于：该复合材料包括高韧性白铜基体、在基体表面通过多靶磁控溅射的方式交替溅射沉积形成的Ni纳米层和MoS2纳米层，靠近白铜基体的一层为Ni纳米层，最上层的为MoS2纳米层；
所述的白铜基体为热锻态白铜合金，其质量百分比组成为：镍：25.0~40.0%，锰：3~12%，锌：1~6%，钛：0.1~3.5%，铁：0.5~2%，铬：0.1~2%，余量为铜；
所述的热锻态白铜合金中不可避免杂质的质量百分比≤0.1%；
所述的Ni纳米层和MoS2纳米层的总厚度为3~6µm，每个Ni纳米层的厚度为9~11nm，每个MoS2纳米层的厚度为5~15nm。
2.根据权利要求1所述的具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料的制备方法，包括热锻态白铜基体制备、清洗基体、磁控溅射交替沉积Ni纳米层和MoS2纳米层，所述的磁控溅射交替沉积Ni纳米层和MoS2纳米层包括：将离子清洗后的白铜基体放入多靶磁控溅射仪中，先抽真空到本底真空度到1×10-4Pa以下，然后充氩气和氮气，在氩气、氮气混合气氛中交替进行Ni靶和MoS2靶溅射，通过溅射获得由多个Ni纳米层和MoS2纳米层交替叠加的多层膜，最终得到具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料。
3.根据权利要求2所述的具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料的制备方法，其特征在于：所述磁控溅射的工艺参数为：
所述的Ni靶和MoS2靶的尺寸均为Φ45×4mm，纯度为99.99wt.%；
所述的氩、氮混合气氛，总气压为0.2Pa-0.6Pa；氩气和氮气气流量均为30-70sccm；
Ni纳米层的溅射功率为180W，时间为60s；
MoS2纳米层的溅射功率为80W，时间为30s~120s；
靶基距为5-8cm；
基体温度为298℃-302℃。
4.根据权利要求2所述的具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料的制备方法，其特征在于：所述的热锻态白铜基体制备包括如下步骤：按合金成分配料后，在中频感应熔炼炉中熔铸白铜基体铸锭，将铸锭在600-700℃热处理20-28小时后，在500-700℃温度下进行三向锻造，总压下量为65%-75%，最后空冷至室温，制成高韧性白铜基体。
5.根据权利要求2所述的具有超低摩擦系数的白铜/Ni-MoS2复合材料的制备方法，其特征在于：所述的清洗基体包括：将热锻态白铜基体样品表面抛光，然后依次放入丙酮和无水乙醇中进行超声清洗25-35min；然后，将超声清洗后的白铜基体装进真空室，抽真空到低于6×10-4Pa后通入氩气，维持真空度在2-4Pa，用功率为80-100W射频电源对基体进行离子轰击25-35min进行离子清洗。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1213440A (en) * 1968-07-01 1970-11-25 Int Nickel Ltd Copper-nickel alloys
CN1757788A (zh) * 2005-09-30 2006-04-12 上海交通大学 磁控溅射制备减摩IF－WS2/IF－MoS2复合薄膜的方法
CN101906614A (zh) * 2010-06-10 2010-12-08 上海交通大学 二硫化钼基润滑耐磨复合薄膜的制备方法
CN106342103B (zh) * 2011-06-30 2014-06-04 上海航天设备制造总厂 一种溅射沉积二硫化钼/金属复合固体润滑膜的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1213440A (en) * 1968-07-01 1970-11-25 Int Nickel Ltd Copper-nickel alloys
CN1757788A (zh) * 2005-09-30 2006-04-12 上海交通大学 磁控溅射制备减摩IF－WS2/IF－MoS2复合薄膜的方法
CN101906614A (zh) * 2010-06-10 2010-12-08 上海交通大学 二硫化钼基润滑耐磨复合薄膜的制备方法
CN106342103B (zh) * 2011-06-30 2014-06-04 上海航天设备制造总厂 一种溅射沉积二硫化钼/金属复合固体润滑膜的方法

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