MoS2/Pb-Ti多层薄膜的结构和摩擦学性能

作者：赵晓宇; 张广安^*; 王立平; 薛群基

来源：表面技术, 2018, 47(10): 97-106.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.10.013

• MoS2
• 多层薄膜
• 真空
• 潮湿
• 摩擦
• 磨损

目的设计Mo S2/Pb-Ti多层薄膜,改善真空和大气环境下的摩擦学性能。方法采用磁控溅射技术沉积Mo S2/Pb-Ti多层薄膜,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、纳米压痕仪、真空和大气摩擦磨损实验,分别评价MoS2/Pb-Ti多层薄膜的表面形貌、微观结构、力学性能、真空和大气环境下的摩擦学性能,并通过光学显微镜、能谱仪(EDS)、Raman光谱仪对磨痕及磨斑进行分析。结果随着MoS2层厚度的增加,MoS2/Pb-Ti多层薄膜的表面颗粒逐渐细化,变得更加光滑。同时,微观结构由金属相主导转变为由MoS2相主导,弹性模量逐渐降低,硬度则先升高后降低。在真空环境下,Mo S2/Pb-Ti多层薄膜的摩擦系数低至0.01,磨损率低至2.2×10-7 mm3/(N·m),大气环境下摩擦系数低至0.07左右,磨损率低至2.7×10-7 mm3/(N·m)。结论在真空摩擦磨损实验中,MoS2层厚度过薄时,MoS2/Pb-Ti多层薄膜的磨损机制为粘着磨损,MoS2层厚度增加有助于形成稳定的转移膜,使得摩擦磨损大幅降低。在大气摩擦磨损实验中,Ti保护MoS2的结构免于H2O和O2的破坏,使体系具有低而稳定的摩擦磨损。

• 单位
  中国科学院; 中国科学院兰州化学物理研究所; 固体润滑国家重点实验室; 中国科学院宁波材料技术与工程研究所; 四川轻化工大学; 中国科学院大学