【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物理气相沉，尤其涉及一种碳基纳米复合润滑薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、摩擦消耗掉全世界30％的一次性能源，约有80％的机器零部件因磨损而失效。发达国家每年因摩擦磨损造成的损失占国内生产总值(gdp)的5％～7％。特别是在高精密机械零件中，轻微的摩擦磨损可能会导致很严重的后果。随着对高端精密装置可靠性要求的日益提升，对固体润滑材料提出更高的要求。例如，光电精密器件上需要低跑合期或者零跑合期的固体润滑材料。类金刚石(diamond-like carbon，dlc)涂层具有优异的机械性能和摩擦学性能，但是dlc薄膜在摩擦期间，其跑合期过长(一般2000～4000次循环)，并且跑合期的摩擦系数和磨损率过大，会大大降低精密机械零部件的可靠性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种碳基纳米复合润滑薄膜及其制备方法和应用。本专利技术提供的碳基纳米复合润滑薄膜能够解决传统dlc碳基薄膜在摩擦过程中跑合期时间过长和摩擦系数过大的问题，纳米复合润滑薄膜的跑合期低于150次，可有效增加机械精密零部件活动摩擦副的可靠性。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种碳基纳米复合润滑薄膜，包括依次层叠的cr过渡层、dlc层和ag层。
4、优选地，所述cr过渡层的厚度为600～700nm，dlc层的厚度为700～1700nm，ag层的厚度为5～20nm。
5、本专利技术还提供了上
6、在基底表面进行磁控溅射，依次形成所述cr过渡层、dlc层和ag层，得到所述碳基纳米复合润滑薄膜。
7、优选地，形成所述cr过渡层的磁控溅射的参数包括：氩气流量为40sccm，工作气压为0.75pa，基底偏压为-100v，靶纯度为99.95wt％的cr靶，靶电流为4a，沉积时间30～60min。
8、优选地，形成所述dlc层的磁控溅射的参数包括：氩气流量为40sccm，在0min时，甲烷气体流量为0sccm，每隔5min将甲烷气体流量增加10sccm，依次增加到所需要的甲烷气体流量，随后使甲烷气体流量稳定，所述所需要的甲烷气体流量为40～60sccm，工作气压为0.75pa，基体偏压为-150～-250v，靶材为纯度为99.5wt％的cr靶，靶电流为2～4a，靶材的电压随着甲烷气体流量的变化而变化，沉积时间为120～240min。
9、优选地，形成所述ag层的磁控溅射的参数包括：氩气流量为40sccm，工作气压为0.75pa，基底偏压为-50～-100v，靶纯度为99.99wt％的ag靶，直流电源功率为30～100w，沉积时间为1～5min。
10、优选地，所述基底在进行磁控溅射前还包括依次进行预处理和氩离子辉光放电清洗，所述预处理包括依次进行打磨、抛光、石油醚洗涤、无水乙醇洗涤、石油醚洗涤、无水乙醇洗涤和氮气吹干，所述打磨依次使用400#、800#、1400#和2000#砂纸，所述抛光依次采用w1.5和w0.5金刚石研磨膏进行。
11、优选地，所述氩离子辉光放电清洗的参数包括：偏置电压为-400～-450v，氩气流量为40sccm，工作气压为1.65pa，清洗时间为20～25min。
12、本专利技术还提供了上述技术方案所述的碳基纳米复合润滑薄膜在摩擦润滑领域中的应用。
13、优选地，所述摩擦润滑领域包括光电精密器件。
14、本专利技术提供了一种碳基纳米复合润滑薄膜，包括依次层叠的cr过渡层、dlc层和ag层。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
16、本专利技术通过纳米表面工程手段，在dlc表面进行降低跑合期功能层设计，设置了ag层，ag层为具有优异润滑作用的软质金属且其粘附性较好，可以在摩擦初期和对偶球接触面发生黏附，在摩擦时和dlc转移膜相互耦合，可以在对偶上快速形成具有纳米复合结构的稳定转移膜，从而降低dlc薄膜跑合期的摩擦系数和磨损率，进而得到低跑合期或者近零跑合期的固体润滑碳基薄膜材料，可有效降低精密部件摩擦副工作时的起始摩擦磨损，解决了传统dlc碳基薄膜在摩擦过程中跑合期时间过长和摩擦系数过大的问题。实施例的数据表明，本专利技术制得的碳基纳米复合润滑薄膜的跑合期低于150次，可有效增加机械精密零部件活动摩擦副的可靠性。
17、本专利技术还提供了上述技术方案所述碳基纳米复合润滑薄膜的制备方法，本专利技术的制备方法工艺简单，便于推广应用。
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1.一种碳基纳米复合润滑薄膜，其特征在于，包括依次层叠的Cr过渡层、DLC层和Ag层。
2.根据权利要求1所述的碳基纳米复合润滑薄膜，其特征在于，所述Cr过渡层的厚度为600～700nm，DLC层的厚度为700～1700nm，Ag层的厚度为5～20nm。
3.权利要求1或2所述的碳基纳米复合润滑薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，形成所述Cr过渡层的磁控溅射的参数包括：氩气流量为40sccm，工作气压为0.75Pa，基底偏压为-100V，靶纯度为99.95wt％的Cr靶，靶电流为4A，沉积时间30～60min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，形成所述DLC层的磁控溅射的参数包括：氩气流量为40sccm，在0min时，甲烷气体流量为0sccm，每隔5min将甲烷气体流量增加10sccm，依次增加到所需要的甲烷气体流量，随后使甲烷气体流量稳定，所述所需要的甲烷气体流量为40～60sccm，工作气压为0.75Pa，基体偏压为-150～-250V，靶材为纯度为99.5wt
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，形成所述Ag层的磁控溅射的参数包括：氩气流量为40sccm，工作气压为0.75Pa，基底偏压为-50～-100V，靶纯度为99.99wt％的Ag靶，直流电源功率为30～100W，沉积时间为1～5min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述基底在进行磁控溅射前还包括依次进行预处理和氩离子辉光放电清洗，所述预处理包括依次进行打磨、抛光、石油醚洗涤、无水乙醇洗涤、石油醚洗涤、无水乙醇洗涤和氮气吹干，所述打磨依次使用400#、800#、1400#和2000#砂纸，所述抛光依次采用W1.5和W0.5金刚石研磨膏进行。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述氩离子辉光放电清洗的参数包括：偏置电压为-400～-450V，氩气流量为40sccm，工作气压为1.65Pa，清洗时间为20～25min。
9.权利要求1或2所述的碳基纳米复合润滑薄膜在摩擦润滑领域中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述摩擦润滑领域包括光电精密器件。
...【技术特征摘要】
1.一种碳基纳米复合润滑薄膜，其特征在于，包括依次层叠的cr过渡层、dlc层和ag层。
2.根据权利要求1所述的碳基纳米复合润滑薄膜，其特征在于，所述cr过渡层的厚度为600～700nm，dlc层的厚度为700～1700nm，ag层的厚度为5～20nm。
3.权利要求1或2所述的碳基纳米复合润滑薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，形成所述cr过渡层的磁控溅射的参数包括：氩气流量为40sccm，工作气压为0.75pa，基底偏压为-100v，靶纯度为99.95wt％的cr靶，靶电流为4a，沉积时间30～60min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，形成所述dlc层的磁控溅射的参数包括：氩气流量为40sccm，在0min时，甲烷气体流量为0sccm，每隔5min将甲烷气体流量增加10sccm，依次增加到所需要的甲烷气体流量，随后使甲烷气体流量稳定，所述所需要的甲烷气体流量为40～60sccm，工作气压为0.75pa，基体偏压为-150～-250v，靶材为纯度为99.5wt％的cr靶，靶电流为2～4a，靶材的电压随...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋成燕，张振宇，冯毅，贾金龙，他进国，
申请(专利权)人：兰州工业学院，
类型：发明
国别省市：
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