如何製備二硫化鎢/鎢摻雜類金剛石複合薄膜？

二硫化鎢/鎢摻雜類金剛石（WS₂/W-DLC）複合薄膜通過離子束輔助技術和低溫離子滲硫技術製備而成。此製備方法從優化製備工藝和薄膜結構兩方面出發，為新型固體潤滑薄膜的製備提供了新的思路。

離子束輔助沉積（Ion Beam Assisted Deposition，IBAD）是在室溫下製備硬質薄膜的一種物理氣相沉積方法。在薄膜沉積過程中，該方法利用荷能離子對薄膜材料的轟擊，給予所沉積薄膜材料額外的能量，以此提高薄膜的光學、機械和耐環境穩定性能。

低溫離子滲硫，由材料物理學家張弋飛於20世紀80年代首先發現，是利用固體硫蒸氣產生輝光放電的效應，使金屬零件在低溫下形成固體潤滑層-滲硫層的方法。

WS₂/W-DLC複合薄膜具體製備過程如下：

1.準備所需試劑和設備

（1）試劑：316不銹鋼（硬度153 HV，表面粗糙度4.14 nm），可溶NaCl塊，金屬清洗劑，去離子水，丙酮；

（2）設備：ISB700型多功能離子束濺射鍍膜機，LDM2-25型等離子滲流爐，超聲波清洗儀。

2.IBAD技術製備W-DLC薄膜

（1）鍍膜前，將316不銹鋼置於金屬清洗劑和去離子水中使用超聲波清洗儀清洗30 min，再用丙酮漂洗晾乾後置於真空室中，將本底真空抽至2×10-⁴ Pa後通入高純氬氣（99.95％）以製備薄膜；

（2）鍍膜過程中同時使用輔助離子源對基體表面進行轟擊濺射，離子束轟擊新生成的薄膜可以增強薄膜的強度；

（3）鍍制薄膜之前先在基體表面沉積製備梯度過量的Cr/CrC過渡層，然後在該過渡層上使用優化的工藝參數沉積鎢摻雜類金剛石（W-DLC）薄膜。

3.低溫離子滲硫製備WS₂/ W-DLC複合薄膜

（1）將上述制得的W-DLC樣品置於工作臺，固體昇華硫作為滲硫源；

（2）離子硫化時真空室氣壓抽至10 Pa左右，工作臺（陰極盤）和爐體（陽極）之間加至1000 V電壓；

（3）當爐體溫度升至230℃時，固體硫源在真空室內昇華，形成硫氣氛，高電壓使硫氣氛離化和產生輝光放電，離化的硫原子和離子高速轟擊薄膜表面產生足夠的能量加熱和促進硫原子擴散進薄膜形成硫化物WS₂，從而成功製備WS2/W-DLC複合薄膜。

此製備方法結合IBAD和低溫離子滲硫兩種技術，製備工藝有所優化，製備效率有所提高。利用該製備方法制得的WS₂/ W-DLC複合薄膜具有複合層狀結構，是一種理想的固體潤滑材料。

• < 前一頁
• 下一個 >