本發(fā)明屬于固體潤滑膜，特別涉及寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜及其制備方法。

背景技術：

1、采用普通的mos2鍍膜體系的部件在全服役周期經歷振動沖擊負荷、高濕熱，高低溫交變、大氣-真空等極端苛刻和復雜多變環(huán)境工況，不能滿足多環(huán)境對高可靠性的要求，自潤滑與抗磨損相制衡，磨損和腐蝕交互影響，性能對環(huán)境敏感性強是普通的mos2鍍膜應用于苛刻環(huán)境中的共性難題。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜及其制備方法。

2、本發(fā)明所采用的技術方案為：

3、寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜，包括依次沉積的多晶硅過渡層、硅碳鎢鉬梯度過渡層、摻雜碳化硅鎢鉬的dlc復合層、硅鎢梯度過渡層、摻雜硅二硫化鎢層、摻雜碳化鎢的二硫化鉬二硫化鎢梯度過渡層和摻雜硅碳化鎢的二硫化鉬層。

4、寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜的制備方法，包括以下步驟：

5、s1：加工行星絲杠滾柱表面以使粗糙度優(yōu)于ra0.2，使行星絲杠滾柱在丙酮和酒精溶液中各清洗20min以上，最后將行星絲杠滾柱吹干；

6、s2：將清洗干凈的行星絲杠滾柱安裝到工裝夾具上；啟動真空鍍膜設備，當真空鍍膜腔體真空度優(yōu)于3×10-5torr時，濺射清洗行星絲杠滾柱表面并沉積寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜。

7、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，在步驟s1中，利用超聲波將行星絲杠滾柱在丙酮和酒精溶液中各清洗20min以上，最后用氮氣將表面吹干。

8、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，在步驟s2中，將清洗干凈的行星絲杠滾柱用清潔的鋁箔紙包覆后放在工裝夾具上；沉積寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜時，工作氣體為惰性氣體，制備過程中真空度控制在10-1～10-3torr，偏壓控制在50～100v，工件轉速控制在2～5r/min。

9、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，多晶硅過渡層的沉積過程具體為：采用多靶位非平衡磁控濺射技術，以多晶硅靶材作為濺射陰極，以惰性氣體ar為工作氣體，對硅靶施加靶電流，對待鍍膜機構施加負偏壓，在行星滾柱絲杠表面沉積多晶硅過渡層；其中，si濺射靶的濺射電流為3～5a，濺射時間為20～40min，多晶硅過渡層的厚度為100～300nm。

10、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，硅碳鎢鉬梯度過渡層的沉積過程具體為：采用多靶位非平衡磁控濺射技術，以多晶硅靶、摻雜碳化硅復合碳靶及摻雜碳化鎢復合mos2靶作為濺射陰極，以惰性氣體ar為工作氣體，對陰極靶施加靶電流，對待鍍膜機構施加負偏壓，在行星滾柱絲杠表面沉積硅碳鎢鉬梯度過渡層；其中，si濺射靶的濺射電流從3～5a逐漸減小至0a，復合碳靶電流從0逐漸增加至2～4a，復合mos2靶電流從0逐漸增加至0.5～1a，待鍍膜機構偏壓為50～70v，鍍膜真空度控制在10-1～10-3torr，沉積時間為10～30min，硅碳鉬梯度過渡層的厚度為100～200nm。

11、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，摻雜碳化硅鎢鉬的dlc復合層的沉積過程具體為：采用多靶位非平衡磁控濺射技術，以摻雜碳化硅復合碳靶及碳化鎢摻雜復合mos2靶作為濺射陰極，以惰性氣體ar為工作氣體，對陰極靶施加靶電流，對待鍍膜機構施加負偏壓，在行星滾柱絲杠表面沉積摻雜碳化硅鎢鉬的dlc復合層；其中，復合石墨靶的濺射電流為2～5a，復合mos2靶電流為0.5～1a，待鍍膜機構偏壓為50～100v，鍍膜真空度控制在10-1～10-3torr，沉積時間為80～200min，摻雜碳化硅鎢鉬的dlc復合層的厚度為1～2μm。

12、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，摻雜硅二硫化鎢層的沉積過程具體為：采用多靶位非平衡磁控濺射技術，以多晶硅靶材及二硫化鎢靶材作為濺射陰極，以惰性氣體ar為工作氣體，對靶材施加靶電流，對待鍍膜機構施加負偏壓，在行星滾柱絲杠表面沉積摻雜硅二硫化鎢層；其中，si濺射靶的濺射電流為從0a逐漸增加至0.5～1a，二硫化鎢靶材濺射電流電流為從0a逐漸增加至1～2a，濺射時間為10～30min，摻雜硅二硫化鎢層的厚度為100～200nm。

13、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，摻雜硅二硫化鎢層的沉積過程具體為：采用多靶位非平衡磁控濺射技術，以多晶硅靶材及二硫化鎢靶材作為濺射陰極，以惰性氣體ar為工作氣體，對陰極靶施加靶電流，對待鍍膜機構施加負偏壓，在行星滾柱絲杠表面沉積摻雜硅二硫化鎢層；其中，si濺射靶的濺射電流為0.5～1a，ws2靶電流為1～2a，待鍍膜機構偏壓為50～70v，鍍膜真空度控制在10-1～

14、10-3torr，沉積時間為60～100min，摻雜硅的二硫化鎢層的厚度為1～2μm。

15、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，摻雜硅碳化鎢的二硫化鉬層的沉積過程具體為：采用多靶位非平衡磁控濺射技術，以多晶硅靶材及碳化鎢摻雜復合mos2靶作為濺射陰極，以惰性氣體ar為工作氣體，對陰極靶施加靶電流，對待鍍膜機構施加負偏壓，在行星滾柱絲杠表面沉積摻雜硅碳化鎢的二硫化鉬層；其中，si濺射靶的濺射電流0.5～1a，復合mos2靶電流為1～2a，待鍍膜機構偏壓為50～100v，鍍膜真空度控制在10-1～10-3torr，沉積時間為40～90min，摻雜硅碳化鎢的二硫化鉬層的厚度為1～2μm。

16、本發(fā)明的有益效果為：

17、1.本發(fā)明以mos2和類金剛石c膜為基礎，通過膜層結構設計、參雜等技術方法，實現(xiàn)了既提供了較低摩擦系數(shù)、膜與基體金屬的結合質量高、潤滑膜轉移性能優(yōu)良、耐高低溫、真空及大氣環(huán)境、強韌、長壽命的固定潤滑膜，保證了行星滾柱絲杠的使用要求。

18、2.滾柱鍍膜采用了復合鍍膜的方式，通過精密的沉積工藝參數(shù)控制，在納米尺度上進行了涂層結構和成分的調控，使從基體界面開始直到表面，鍍膜的各種成分濃度呈現(xiàn)梯度變化，通過金屬摻雜相方式提高dlc相zro2\al2o3的結合性能和耐磨性，并同時提高與主要潤滑相mos2鍍膜的結合性能。通過這一系列的手段終于克服了一般mos2鍍膜體系的缺點，滿足了滾柱鍍膜的要求。

技術特征：

1.寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜，其特征在于：包括依次沉積的多晶硅過渡層(1)、硅碳鎢鉬梯度過渡層(2)、摻雜碳化硅鎢鉬的dlc復合層(3)、硅鎢梯度過渡層(4)、摻雜硅二硫化鎢層(5)、摻雜碳化鎢的二硫化鉬二硫化鎢梯度過渡層(6)和摻雜硅碳化鎢的二硫化鉬層(7)。

2.寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

3.根據權利要求2所述的寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜的制備方法，其特征在于：在步驟s1中，利用超聲波將行星絲杠滾柱在丙酮和酒精溶液中各清洗20min以上，最后用氮氣將表面吹干。

4.根據權利要求2所述的寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜的制備方法，其特征在于：在步驟s2中，將清洗干凈的行星絲杠滾柱用清潔的鋁箔紙包覆后放在工裝夾具上；沉積寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜時，工作氣體為惰性氣體，制備過程中真空度控制在10-1～10-3torr，偏壓控制在50～100v，工件轉速控制在2～5r/min。

5.根據權利要求2所述的寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜的制備方法，其特征在于：多晶硅過渡層(1)的沉積過程具體為：采用多靶位非平衡磁控濺射技術，以多晶硅靶材作為濺射陰極，以惰性氣體ar為工作氣體，對硅靶施加靶電流，對待鍍膜機構施加負偏壓，在行星滾柱絲杠表面沉積多晶硅過渡層(1)；其中，si濺射靶的濺射電流為3～5a，濺射時間為20～40min，多晶硅過渡層(1)的厚度為100～300nm。

6.根據權利要求2所述的寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜的制備方法，其特征在于：硅碳鎢鉬梯度過渡層(2)的沉積過程具體為：采用多靶位非平衡磁控濺射技術，以多晶硅靶、摻雜碳化硅復合碳靶及摻雜碳化鎢復合mos2靶作為濺射陰極，以惰性氣體ar為工作氣體，對陰極靶施加靶電流，對待鍍膜機構施加負偏壓，在行星滾柱絲杠表面沉積硅碳鎢鉬梯度過渡層(2)；其中，si濺射靶的濺射電流從3～5a逐漸減小至0a，復合碳靶電流從0逐漸增加至2～4a，復合mos2靶電流從0逐漸增加至0.5～1a，待鍍膜機構偏壓為50～70v，鍍膜真空度控制在10-1～10-3torr，沉積時間為10～30min，硅碳鉬梯度過渡層的厚度為100～200nm。

7.根據權利要求2所述的寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜的制備方法，其特征在于：摻雜碳化硅鎢鉬的dlc復合層(3)的沉積過程具體為：采用多靶位非平衡磁控濺射技術，以摻雜碳化硅復合碳靶及碳化鎢摻雜復合mos2靶作為濺射陰極，以惰性氣體ar為工作氣體，對陰極靶施加靶電流，對待鍍膜機構施加負偏壓，在行星滾柱絲杠表面沉積摻雜碳化硅鎢鉬的dlc復合層(3)；其中，復合石墨靶的濺射電流為2～5a，復合mos2靶電流為0.5～1a，待鍍膜機構偏壓為50～100v，鍍膜真空度控制在10-1～10-3torr，沉積時間為80～200min，摻雜碳化硅鎢鉬的dlc復合層(3)的厚度為1～2μm。

8.根據權利要求2所述的寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜的制備方法，其特征在于：摻雜硅二硫化鎢層(5)的沉積過程具體為：采用多靶位非平衡磁控濺射技術，以多晶硅靶材及二硫化鎢靶材作為濺射陰極，以惰性氣體ar為工作氣體，對靶材施加靶電流，對待鍍膜機構施加負偏壓，在行星滾柱絲杠表面沉積摻雜硅二硫化鎢層(5)；其中，si濺射靶的濺射電流為從0a逐漸增加至0.5～1a，二硫化鎢靶材濺射電流電流為從0a逐漸增加至1～2a，濺射時間為10～30min，摻雜硅二硫化鎢層(5)的厚度為100～200nm。

9.根據權利要求2所述的寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜的制備方法，其特征在于：摻雜硅二硫化鎢層(5)的沉積過程具體為：采用多靶位非平衡磁控濺射技術，以多晶硅靶材及二硫化鎢靶材作為濺射陰極，以惰性氣體ar為工作氣體，對陰極靶施加靶電流，對待鍍膜機構施加負偏壓，在行星滾柱絲杠表面沉積摻雜硅二硫化鎢層(5)；其中，si濺射靶的濺射電流為0.5～1a，ws2靶電流為1～2a，待鍍膜機構偏壓為50～70v，鍍膜真空度控制在10-1～10-3torr，沉積時間為60～100min，摻雜硅的二硫化鎢層的厚度為1～2μm。

10.根據權利要求2所述的寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜的制備方法，其特征在于：摻雜硅碳化鎢的二硫化鉬層(7)的沉積過程具體為：采用多靶位非平衡磁控濺射技術，以多晶硅靶材及碳化鎢摻雜復合mos2靶作為濺射陰極，以惰性氣體ar為工作氣體，對陰極靶施加靶電流，對待鍍膜機構施加負偏壓，在行星滾柱絲杠表面沉積摻雜硅碳化鎢的二硫化鉬層(7)；其中，si濺射靶的濺射電流0.5～1a，復合mos2靶電流為1～2a，待鍍膜機構偏壓為50～100v，鍍膜真空度控制在10-1～10-3torr，沉積時間為40～90min，摻雜硅碳化鎢的二硫化鉬層(7)的厚度為1～2μm。

技術總結
本發(fā)明屬于固體潤滑膜技術領域，特別涉及寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜及其制備方法。本發(fā)明的潤滑膜包括依次沉積的多晶硅過渡層、硅碳鎢鉬梯度過渡層、摻雜碳化硅鎢鉬的DLC復合層、硅鎢梯度過渡層、摻雜硅二硫化鎢層、摻雜碳化鎢的二硫化鉬二硫化鎢梯度過渡層和摻雜硅碳化鎢的二硫化鉬層。本發(fā)明的潤滑膜制備方法包括以下步驟：加工行星絲杠滾柱表面以使粗糙度優(yōu)于Ra0.2，在丙酮和酒精溶液中各清洗20min以上；啟動真空鍍膜設備，當真空鍍膜腔體真空度優(yōu)于3×10<supgt;?5</supgt;torr時，濺射清洗行星絲杠滾柱表面并沉積寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜。本發(fā)明提供了一種寬溫行星滾柱絲杠低摩擦強韌固體潤滑膜及其制備方法。

技術研發(fā)人員：李志偉,馬斌,樂然,尉成果,邵屹,李冠豪
受保護的技術使用者：四川省機械研究設計院（集團）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6