專利名稱：一種制備Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜制備方法，特別涉及一種利用物理氣相沉積方法中的磁控濺射鍍膜技術(shù)制備Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在硬質(zhì)薄膜廣泛的應(yīng)用于控制摩擦磨損。為了進(jìn)一步提高薄膜的性能提出過許多方法如多種成分復(fù)合，多層膜，以及超晶格。大多數(shù)研究集中于怎樣提高薄膜本身的機(jī)械強(qiáng)度。而忽視其對(duì)于摩擦的行為的負(fù)作用。為了克服硬質(zhì)薄膜如TiN、TiCN、類金剛石等薄膜高的摩擦系數(shù)，同時(shí)保護(hù)對(duì)摩件的表面，提出一種方法制備“軟基體+硬質(zhì)點(diǎn)”式薄膜。其中硬質(zhì)點(diǎn)可以保持薄膜的耐磨性，并且軟基體能夠降低摩擦系數(shù)，在軟相基體上均勻分布著硬相質(zhì)點(diǎn)，軟相基體使巴氏合金薄膜具有非常好的嵌藏性、順應(yīng)性和抗咬合性，并在磨合后，軟基體內(nèi)凹，硬質(zhì)點(diǎn)外凸，上凸的硬質(zhì)點(diǎn)起支承作用且耐磨，凹凸之間的凹槽與微孔成為貯油空間和潤滑油通道，有利于摩擦學(xué)性能大大提高。同時(shí)由于薄膜良好的嵌藏性對(duì)外面硬質(zhì)點(diǎn)的容納，同時(shí)摩擦對(duì)對(duì)磨件的損傷甚微。在油潤滑下，巴氏合金薄膜的特有微觀結(jié)構(gòu)，凹槽和微孔容易造成在滑動(dòng)過程中形成動(dòng)壓油膜，起到了降磨減摩效果。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種制備Sn-Sb-Cu 巴氏合金薄膜方法，以實(shí)現(xiàn)成本低、工藝簡單、參數(shù)易控，適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下 一種制備Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜方法，包括以下步驟
(1)對(duì)Gr40鋼表面拋光處理，用丙酮，酒精和去離子水清洗，干燥；
(2)在Ar氣氛中，在40Cr鋼襯底上開啟Cu靶制備Cu的過渡層；
(3)在Ar氣氛中，開啟Cu靶和Sn-Sb合金靶，磁控濺射制備巴氏合金薄膜。步驟(2)中，Cu靶功率為200W，濺射5min。步驟(3)中，Sn-Sb合金靶的功率為200W，Cu靶功率為50W ；濺射池。Cu靶純度大于99. 99%。Sn-Sb合金靶中Sn質(zhì)量比為87%，Sb為13%。制備出得薄膜中形成Sn、SbSn和Cu6Sn5物相。有益效果本制備方法具有原料價(jià)廉易得、簡便、成本低、工藝簡單、參數(shù)易控，適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)；所制備的Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜在油潤滑下有良好的減摩耐磨性， 提高材料機(jī)械使用壽命，降低磨損。從而在軸承類機(jī)械制造，航空航天具有廣泛的工業(yè)用途。具有很好的實(shí)用性，有很好的經(jīng)濟(jì)前景，能產(chǎn)生很好的社會(huì)效益。


圖1是實(shí)施例1的Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜XRD譜圖； 圖2是實(shí)施例1的Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜微觀形貌圖片；圖3是Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜油潤滑下在不同載荷速率下的摩擦系數(shù)； 圖4是采用VEECO WYKO NTllOO非接觸光學(xué)表面輪廓儀測(cè)試薄膜的其表面輪廓圖及表面粗糙度。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋。實(shí)施例1
首先對(duì)Gr40鋼表面拋光處理，用丙酮，酒精和去離子水清洗，干燥。然后開啟Cu靶采用200w功率在Ar條件下進(jìn)行過渡層的制備，再采用Cu靶和Sn-Sb合金靶材在Ar條件下， 合金靶的功率為200W，Cu靶功率為50W ；經(jīng)過池的沉積。最后制備出Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜。通過XRD衍射圖片，如圖1所示，由物相分析軟件JADE和kherrer公式可計(jì)算金屬化合物相SbSn晶體晶粒尺寸為50nm左右，Cu6Sn5晶體晶粒尺寸為35nm左右，可見涂層中化合物SnSb與Cu6Sn5的尺寸細(xì)小。由SEM圖，如圖2所示，可以看出，薄膜表面光滑，顆粒細(xì)小，表面存在少量微孔。由圖3可看出油潤滑下摩擦系數(shù)很低，其中30G，150r/min的速率下摩擦系數(shù)低至0. 05.薄膜磨痕很淺，沒有大的損傷。由表面輪廓儀圖，如圖4所示，可以看出表面粗糙度為50. 33nm，粗糙度很低。
權(quán)利要求
1.一種制備Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜方法，其特征在于，包括以下步驟(1)對(duì)Gr40鋼表面拋光處理，用丙酮，酒精和去離子水清洗，干燥；(2)在Ar氣氛中，在40Cr鋼襯底上開啟Cu靶制備Cu的過渡層；(3)在Ar氣氛中，開啟Cu靶和Sn-Sb合金靶，磁控濺射制備巴氏合金薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜方法，其特征在于步驟(2)中， Cu靶功率為200W，濺射5min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜方法，其特征在于步驟(3)中， Sn-Sb合金靶的功率為200W，Cu靶功率為50W ；濺射池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜方法，其特征在于Cu靶純度大于 99. 99%ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜方法，其特征在于=Sn-Sb合金靶中Sn質(zhì)量比為87%，Sb為13%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜方法，其特征在于制備出得薄膜中形成Sn、SbSn和Cu6Sn5物相。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜方法，包括(1)對(duì)Gr40鋼表面拋光處理，用丙酮，酒精和去離子水清洗，干燥；(2)在Ar氣氛中，在40Cr鋼襯底上開啟Cu靶制備Cu的過渡層；(3)在Ar氣氛中，開啟Cu靶和Sn-Sb合金靶，磁控濺射制備巴氏合金薄膜。本制備方法具有原料價(jià)廉易得、簡便、成本低、工藝簡單、參數(shù)易控，適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)；所制備的Sn-Sb-Cu巴氏合金薄膜在油潤滑下有良好的減摩耐磨性，提高材料機(jī)械使用壽命，降低磨損。從而在軸承類機(jī)械制造，航空航天具有廣泛的工業(yè)用途。具有很好的實(shí)用性，有很好的經(jīng)濟(jì)前景，能產(chǎn)生很好的社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102418077SQ201110383508
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者唐華, 李長生, 胡志立 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江中孚復(fù)合材料有限公司