单极性脉冲磁控溅射MoS_(2)涂层制备及性能研究

为满足ITER屏蔽包层中第一壁连接组件的固体润滑要求,采用单极性脉冲磁控溅射方法,在A286镍基合金基体上制备了不同脉冲偏压及不同占空比下MoS_(2)低摩擦系数涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原位纳米力学测试系统研究涂层的微观组织、形貌及力学性能受工艺参数的影响规律;利用球-盘式摩擦磨损试验机考察涂层在大气环境下的摩擦学性能。结果表明,随偏压的增加,MoS_(2)涂层择优取向发生了(002)向(100)转变,又恢复(002)择优取向的过程,晶粒尺寸呈先增大后减小趋势,不同脉冲偏压下,晶粒尺寸随占空比增加呈现不同的趋势;其中S-2样品具有较好的承载性能及弹性恢复能力,弹性模量为63.45 GPa,硬弹比为0.80;接触赫兹应力为1500 MPa时,该涂层在大气环境下具有最低的平均摩擦系数(0.054)和最低的磨损率[2.11×10^(-5)mm^(3)/(Nm],仅为基体的5.49%。

脉冲偏压对磁控溅射MoS_2固体润滑涂层性能影响

利用单极性脉冲磁控溅射方法,采用300,600,800 V的脉冲偏压,分别在A286铁基高温合金基底上沉积了MoS_2涂层,并对其进行了组织和性能研究,结果表明:所制备的涂层表面存在成核势垒,呈岛状生长模式,磁控溅射过程中,高能粒子的轰击改变了涂层表面晶格畸变程度及涂层与基体界面之间的热应力,使得涂层结合强度随偏压的增加先减小再增大,800 V偏压下涂层缺陷最少,内应力最低,结合强度最好。300和800 V脉冲偏压下,涂层沿平行于MoS_2层片的非极性(002)解理面择优取向,摩擦系数随摩擦阻力的减小降低,600 V偏压下,涂层沿(100)极性面择优取向,摩擦阻力最大,磨痕边缘有不同程度的犁沟痕迹,磨损机理主要为磨粒磨损。

脉冲磁控溅射MoS2涂层的组织结构及摩擦学性能

采用单极性脉冲磁控溅射技术在A286基体表面制备MoS2低摩擦系数涂层(LFC)。利用XRD、SEM等手段表征涂层的成分与微观组织;采用原位纳米力学测试系统、球-盘式摩擦磨损试验机分析涂层的力学和摩擦学性能,并探讨了脉冲偏压对涂层结构、力学和摩擦学性能的影响。结果表明,脉冲偏压由300V增加到600V,MoS2涂层择优取向发生了(002)向(100)转变,当脉冲偏压增至800 V时又恢复(002)择优取向;随着脉冲偏压的增加,涂层的硬度及弹性模量出现先减小后增大趋势,摩擦系数在0.065~0.076范围内波动,呈现出先增大后减小趋势;偏压为800 V的涂层摩擦学性能最佳,其磨损率仅为基体的13.5%。