润滑科技信息平台

专利摘要

本发明一种通过原位离子共注入构筑高承载高结合低摩擦橡胶表面的方法，是以金属靶材和碳靶材作为离子共注入材料，采用真空电弧离子源，在橡胶表面原位共注入金属和碳元素作为承载层，然后注入碳元素，从而获得高承载低摩擦橡胶表面。本发明采用原位离子共注入技术，避免了橡胶表面沉积承载层存在的层间剥落的风险；注入时存在离子浓度的渐变，成功实现了橡胶软基底到硬质碳薄膜的机械硬度的自然过渡，避免了薄膜超高载下碎裂剥离的风险；后期只注入碳元素，使得碳薄膜与承载层实现了完美的晶格匹配，从而确保了薄膜的高结合强度。本发明工艺易于控制，可操作性强，获得的橡胶表面具有高承载、高结合及低摩擦等特性，易于实现大面积工业化应用。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202110538498.7
申请日期:
2021-05-18
专利申请人:
中国科学院兰州化学物理研究所
分类号:
C23C14/48;C23C14/35;C23C14/06
发明/设计人:
强力，张俊彦，张斌，高凯雄
权利要求: 1.一种通过原位离子共注入构筑高承载低摩擦橡胶表面的方法，是将以金属靶材和碳靶材作为离子共注入材料，采用真空电弧离子源，在清洗后的橡胶表面原位共注入金属和碳元素作为承载层，然后采用磁控溅射在承载层上沉积碳薄膜，从而获得高承载高结合低摩擦橡胶表面；承载层的注入沉积：抽真空至1×10-6Pa；调节碳靶材电流45~60 A，占空比为40~50%，束流密度为0.48~0.64A/100cm2·s，注入时间为480s；同时，调节金属靶电流从0A逐渐增至40A，占空比50%，束流密度从0A逐渐增至0.42A/100cm2·s，注入时间为360s；控制加速电压-20~-30kV，频率1~3 Hz；所述金属靶材采用Ti、Cr、W靶中的一种；所述磁控溅射沉积碳薄膜：采用石墨靶，靶基距为8~12cm，靶电流为3A，氩气流量为45~60sccm，Ar/CH4的流量比为1.5:1，基底偏压为-700V，气压为1~1.5Pa，占空比为40~45%，频率为60~70KHz，沉积时间为120~150min。2.如权利要求1所述一种通过原位离子共注入构筑高承载低摩擦橡胶表面的方法，其特征在于：橡胶基底为丁腈橡胶、氟橡胶及硅橡胶中的一种，橡胶表面粗糙度≤200nm，橡胶厚度为3~5mm。