二硫化鎢(WS2)薄膜的制備及其摩擦學性能.pdf

1、在高溫、高真空或高低溫循環(huán)等苛刻條件下，液體潤滑劑由于無法滿足使用要求，這使?jié)櫥瑒┟媾R嚴峻的挑戰(zhàn)。在這些環(huán)境中，固體潤滑膜可以代替液體潤滑劑有效地發(fā)揮潤滑功能，并已被廣泛應用于真空設備及空間技術領域。由于具有優(yōu)異的摩擦學性能以及比MoS2更高的抗氧化溫度，WS2已經成為解決苛刻運行環(huán)境中潤滑問題的有效途徑。
　　 本課題采用反應磁控濺射硫化法和射頻磁控濺射兩種沉積方法在3Cr13不銹鋼基片上沉積二硫化鎢(WS2)薄膜。采用SEM

2、，XRD，EDS對薄膜的形貌、結構、化學成分進行了表征和測試；采用劃痕試驗測定了薄膜與界面的結合強度，采用觸針法測量薄膜的厚度，并通過微摩擦試驗機表征了WS2薄膜的摩擦學性能。
　　 XRD檢測結果顯示，利用本課題兩種沉積方法在不銹鋼基片上沉積的WS2薄膜可以是非晶態(tài)也可以是晶態(tài)。EDS測出WS2薄膜內S、W元素的質量百分比和原子百分比，由分析數據可知，實驗參數不同，WS2膜的成分結構及性質都有所變化；SEM分析發(fā)現(xiàn)薄膜由均勻的

3、顆粒組成，薄膜與基體結合良好，沒有出現(xiàn)開裂、分離的情況。反應磁控濺射硫化法檢測結果表明硫化溫度對WS2薄膜的表面形貌和結晶率有明顯的影響，而對膜層的化學成分影響不大。射頻磁控濺射法檢測結果表明添加過渡層可以改善薄膜結合力；經過退火處理的薄膜出現(xiàn)結晶趨勢。本文還總結了兩種沉積方法制備的WS2薄膜在不同參數(如：硫化溫度、濺射功率、濺射氣壓、濺射時間和過渡層等)條件下，薄膜結構、化學成分、膜厚、薄膜與基底界面的結合力等隨工藝參數的變化規(guī)律。

4、
　　 采用微摩擦試驗機研究了WS2薄膜的摩擦學性能。討論了不同工藝參數對薄膜摩擦學性能的影響。結果表明：對于反應磁控濺射硫化法制備的WS2薄膜，可以有效改善不銹鋼基底的摩擦學性能。而且隨著硫化溫度的升高，薄膜摩擦學性能隨之提高。對于射頻磁控濺射法，研究了摩擦學性能隨不同工藝參數的變化規(guī)律。本文發(fā)現(xiàn)增加一定的過渡層對于沉積質量較好的薄膜十分有利，增加過渡層后，減小了薄膜內應力，增加了薄膜與基底的結合力，明顯提高了成膜質量，制得的