一种低摩擦tin膜层的制备方法
技术领域
1.本发明属于硬质材料膜层技术领域，涉及一种低摩擦tin膜层的制备方法。
背景技术：
2.氮化钛(tin)具有高硬度和优秀的耐腐蚀性，广泛应用于切削工具的耐磨涂层、金属加工模具的耐磨涂层、模具和机械部件的耐磨层，氮化钛合金用作轴承和密封环显示出优异的性能。氮化钛有较高的导电性，可用作熔盐电解的电极以及点触头、薄膜电阻。同时氮化钛有较高的超导临界温度，是优良的超导材料。氮化钛镀层及其烧结体具有令人满意的金黄色，可作为代金装饰材料，具有很好的仿金效果、装饰价值。通常使用气相沉积法可以在工件表面制备tin膜。然而，在滑动特性方面，tin膜层存在以下缺点：即与氮化铬(crn)膜或碳化物膜层等相比，tin膜的摩擦系数高，在滑动性方面与上述膜层相比存在差距。
技术实现要素：
3.本发明的目的是提供一种低摩擦tin膜层的制备方法，解决了现有技术中存在的tin膜层摩擦系数高的问题。
4.本发明所采用的技术方案是，一种低摩擦tin膜层的制备方法，具体按照以下步骤实施：
5.步骤1、通过磁控溅射法或多弧离子镀法在工件表面制备tin膜层；
6.步骤2、使用去离子水清洗经步骤1处理的工件，然后将工件置于真空室中用紫外线对工件表面进行预照射；
7.步骤3、预照射结束后，在紫外线持续照射工件表面的同时对工件表面使用离子注入法注入碳离子即可在工件表面得到低摩擦tin膜层。
8.本发明的特点还在于：
9.步骤1中tin膜层的厚度为3μm
‑
15μm。
10.步骤2中真空室的压强为102pa
‑
10
‑4pa。
11.步骤2中预照射时间为15
‑
25min。
12.步骤3中离子注入法采用的离子源为电子回旋共振型。
13.步骤3中离子注入法中离子的加速电压为7.5kv
‑
30kv。
14.步骤3中碳离子的注入量为3
×
10
17
/cm2‑
10
×
10
17
/cm2。
15.步骤3中碳离子的注入深度为0.3μm
‑
1.2μm。
16.本发明的有益效果是：
17.1、本发明制备的tin膜层克服了传统tin膜层摩擦系数高的缺点，为tin膜的应用提供了更为广泛的空间。
18.2、本发明操作实施简单，易于产业化。该法具备巨大的推广价值。
具体实施方式
19.下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
20.本发明一种低摩擦tin膜层的制备方法，具体按照以下步骤实施：
21.步骤1、通过磁控溅射法或多弧离子镀法在工件表面制备3μm
‑
15μm的tin膜层；
22.步骤2、使用去离子水清洗经步骤1处理的工件，然后将工件置于真空室中用紫外线对工件表面进行预照射15
‑
25min，真空室的压强为102pa
‑
10
‑4pa，通过紫外线预照射提高工件表面活性；
23.步骤3、预照射结束后，在紫外线持续照射工件表面的同时对工件表面使用离子注入法注入3
×
10
17
/cm2‑
10
×
10
17
/cm2的碳离子即可在工件表面得到低摩擦tin膜层，离子注入法采用的离子源为电子回旋共振型，离子的加速电压为7.5kv
‑
30kv，碳离子的注入深度为0.3μm
‑
1.2μm；通过离子注入法在tin结构中引入碳离子，提高了tin膜层滑动特性。
24.实施例1
25.一种低摩擦tin膜层的制备方法，具体按照以下步骤实施：
26.步骤1、通过磁控溅射法在刀具表面制备10μm厚的tin膜层；
27.步骤2、使用去离子水清洗经步骤1处理的刀具表面，然后将刀具置于真空室中用紫外线对刀具表面进行预照射15min，真空室的压强为102pa；
28.步骤3、预照射结束后，在紫外线持续照射刀具表面的同时对刀具表面使用离子注入法注入5
×
10
17
/cm2的碳离子即可在刀具表面得到低摩擦tin膜层，离子注入法采用的离子源为电子回旋共振型，离子的加速电压为15kv，碳离子的注入深度为0.5μm。
29.实施例2
30.一种低摩擦tin膜层的制备方法，具体按照以下步骤实施：
31.步骤1、通过磁控溅射法在轴承套表面制备15μm厚的tin膜层；
32.步骤2、使用去离子水清洗经步骤1处理的轴承套，然后将轴承套置于真空室中用紫外线对轴承套表面进行预照射25min，真空室的压强为102pa；
33.步骤3、预照射结束后，在紫外线持续照射轴承套表面的同时对轴承套表面使用离子注入法注入6
×
10
17
/cm2的碳离子即可在轴承套表面得到低摩擦tin膜层，离子注入法采用的离子源为电子回旋共振型，离子的加速电压为20kv，碳离子的注入深度为0.65μm。
34.实施例3
35.一种低摩擦tin膜层的制备方法，具体按照以下步骤实施：
36.步骤1、通过弧离子镀法在钻头表面制备8μm厚的tin膜层；
37.步骤2、使用去离子水清洗经步骤1处理的钻头，然后将钻头置于真空室中用紫外线对钻头表面进行预照射15min，真空室的压强为102pa；
38.步骤3、预照射结束后，在紫外线持续照射钻头表面的同时对钻头表面使用离子注入法注入3.5
×
10
17
/cm2的碳离子即可在钻头表面得到低摩擦tin膜层，离子注入法采用的离子源为电子回旋共振型，离子的加速电压为10kv，碳离子的注入深度为0.4μm。
39.实施例4
40.一种低摩擦tin膜层的制备方法，具体按照以下步骤实施：
41.步骤1、通过磁控溅射法在齿轮表面制备15μm厚的tin膜层；
42.步骤2、使用去离子水清洗经步骤1处理的齿轮，然后将齿轮置于真空室中用紫外
线对齿轮表面进行预照射20min，真空室的压强为10
‑1pa；
43.步骤3、预照射结束后，在紫外线持续照射齿轮表面的同时对齿轮表面使用离子注入法注入4
×
10
17
/cm2的碳离子即可在齿轮表面得到低摩擦tin膜层，离子注入法采用的离子源为电子回旋共振型，离子的加速电压为15kv，碳离子的注入深度为0.5μm。
44.实施例5
45.一种低摩擦tin膜层的制备方法，具体按照以下步骤实施：
46.步骤1、通过弧离子镀法在钛制滑雪板表面制备10μm厚的tin膜层；
47.步骤2、使用去离子水清洗经步骤1处理的钛制滑雪板，然后将钛制滑雪板置于真空室中用紫外线对钛制滑雪板表面进行预照射25min，真空室的压强为10
‑4pa；
48.步骤3、预照射结束后，在紫外线持续照射钛制滑雪板表面的同时对钛制滑雪板表面使用离子注入法注入6.5
×
10
17
/cm2的碳离子即可在钛制滑雪板表面得到低摩擦tin膜层，离子注入法采用的离子源为电子回旋共振型，离子的加速电压为25kv，碳离子的注入深度为0.7μm。
49.滑动摩擦系数实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5处理前0.420.350.380.470.3处理后0.280.240.290.320.16
50.表1实施例的滑动摩擦系数前后变化表
51.表1为本发明实施例1
‑
5得到的tin膜层的滑动摩擦系数前后变化表，由表1可看出，经过本发明方法处理后样品的tin膜表面摩擦系数降低了接近1/2，滑动效果得到了显著提升。