固体润滑薄膜及其设备制作方法和用途与制作流程
轴承珠表面固体润滑膜的制备毕业论文
轴承珠表面固体润滑膜的制备摘要在高温、高真空或高低温循环等苛刻条件下，液体润滑剂由于无法满足使用要求，这使润滑剂面临严峻的挑战。
在这些环境中，固体润滑膜可以代替液体润滑剂有效地发挥润滑功能，并己被广泛应用于真空设备及空间技术领域。
由于具有优异的摩擦学性能以及高的抗氧化能力，使用MoS2己经成为解决苛刻运行环境中润滑问题的有效途径。
利用球磨工艺在钢球表面制备了MoS2薄膜。
对制备的MoS2膜的厚度、元素成分、摩擦磨损等性能进行测试，实验结果表明钢球表面制备的MoS2膜分布均匀，对表面粗糙度影响较小，改善了基体材料的抗磨性能。
本文采用SEM，XRD，EDS对薄膜的形貌、结构、化学成分进行了表征和测试，并通过摩擦试验表征了MoS2薄膜的摩擦学性能。
XRD检测结果显示，利用本课题球磨法在轴承珠表面制备的薄膜是晶态的。
EDS测出MoS2薄膜内S、Mo元素的质量百分比和原子百分比。
SEM分析发现薄膜由均匀的颗粒组成，薄膜与基体结合良好，没有出现开裂、分离的情况；由分析数据可知，实验参数不同，MoS2膜的成分结构及性质都有所变化。
实验结果表明：球磨机速率和转动时间为200rmin、5h时，制备出的固体润滑膜可以满足使用要求。
关键词固体润滑；二硫化钼；球磨法；转动时间；转动速率Bearing the Pearl Surface Preparation of SolidLubricating FilmAbstractGreat challenges confronted with the lubricant in severe operating environments (e.g,. High temperature or vacuum, or circle between applied as an alternative lubricant and are finding greater practical uses in the fields of vacuum equipments, aviation and space applications. Due to excellent tribological properties and resistance temperature , MoS2 piratical solution for more rigorous application occasion.Ball milling technology is employed to prepare MoS2film on the surface of and steel balls. The film thickness, elementary composition, friction and wear behavior of the MoS2 film are tested, which shows that the MoS2film on the surface of steel balls are uniform, microscope (SEM), X--ray diffraction (XRD) and energy dispersive X--ray spectroscope (EDS) respectively. The tribological properties of the MoS2 films were tested by muti-specimen test system.It is found that the thin films is a crystallization by the anlysis of XRD. The quality percentage and the atomic percentage of S、Mo element are measured by the analysis of EDS. The analysis data reveal that the structure and the composition MoS2 film are determined by deferent experimental parameters(Ball mill time and rate of rotation). And by spectra of SEM, it is noted that MoS2 films are very smooth and compact.The experimental analysis results show that the ball mill turning time and speed of 200rmin,5h, the preparation of solid lubricating film can meet the use requirements.Keywords solid lubrication; Molybdenum disulfide; Ball mill; turning time;Rotational speed目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 本课题研究的目的及意义 (1)1.2固体润滑材料在国内外的发展 (2)1.2.1润滑材料的研究现状 (3)1.2.2 固体润滑涂层的制备现状 (4)1.3固体润滑概述 (5)1.3.1固体润滑机理 (5)1.3.2固体润滑材料 (6)1.3.3固体润滑膜的性能 (7)1.3.4固体润滑膜的磨损特性及影响因素 (7)1.4二硫化钼的简单介绍 (8)1.4.1二硫化钼的应用 (9)1.4.2二硫化钼的优缺点 (9)1.4.3二硫化钼的基本性能 (10)1.4.4二硫化钼的制法 (12)1.5目前在基材表面镀固体润滑膜的方法 (12)1.5.1溅射沉积法 (12)1.5.2热喷涂法 (13)1.5.3电沉积法 (14)1.6球磨法的原理及特点 (14)1.7本实验研究内容 (14)第2章实验材料及试验方法 (15)2.1实验材料 (15)2.2试验方法 (15)2.2.1钢球表面自润滑膜的制备 (15)2.2.2 X射线衍射仪 (15)2.2.3扫描电子显微镜 (16)2.2.4电子能谱分析仪 (16)2.2.5摩擦实验 (16)第3章固体润滑膜的化学成分分析与形貌表征 (17)3.1薄膜表面的SEM形貌特征 (17)3.2元素能谱EDS分析 (19)3.3球磨机转动速率、时间对润滑膜润滑效果的影响 (21)3.3.1球磨机转动速率对润滑膜润滑效果的影响 (21)3.3.2球磨机转动时间对润滑膜润滑效果的影响 (22)3.4镀膜摩擦性能实验分析 (22)3.4.1镀膜X射线衍射分析 (23)3.4.2镀膜摩擦性能实验分析 (24)3.5本章小结 (24)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录A (28)附录B (34)第1章绪论1.1 本课题研究的目的及意义摩擦表面被固体润滑剂隔开的润滑叫固体润滑，固体润滑材料是指利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面间的摩擦磨损作用。
固体润滑剂工艺流程
固体润滑剂工艺流程引言固体润滑剂是一种在摩擦副表面之间形成均匀分散的固体膜，以减少摩擦、磨损和热量产生的润滑材料。
它们被广泛应用于许多工业领域，如汽车制造、航空航天、机械制造等。
本文将深入探讨固体润滑剂的工艺流程，包括原料准备、混合配比、成型加工和质量控制。
原料准备固体润滑剂的原料包括润滑剂粉末和添加剂。
润滑剂粉末可以是石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。
添加剂通常包括稳定剂、抗氧化剂和抗磨剂等。
在原料准备阶段，首先需要对润滑剂粉末和添加剂进行筛选、研磨和干燥处理，以确保其粒度均匀，并去除任何杂质和水分。
混合配比混合配比是固体润滑剂工艺流程中的关键步骤之一。
合理的混合配比可以确保润滑剂的性能和稳定性。
在混合配比阶段，需要根据具体的需求，将润滑剂粉末和添加剂按照一定的比例混合。
通常采用干混合的方法，即将粉末放入混合机中，经过一段时间的搅拌混合，直到达到均匀的状态。
混合配比的关键是确定正确的比例和选择合适的混合时间。
不同类型的润滑剂和添加剂需要不同的比例，以达到最佳的润滑效果。
此外，混合时间也很重要，过短或过长的混合时间都会影响混合效果和润滑剂的性能。
成型加工成型加工是固体润滑剂工艺流程中的另一个重要步骤。
在成型加工阶段，混合好的润滑剂需要通过适当的工艺进行成型，以便用于实际应用。
常见的成型方法包括挤压成型、压制成型和注塑成型等。
挤压成型是最常用的成型方法之一。
在挤压成型中，混合好的润滑剂粉末被送入挤压机中，经过高压和高温的作用，形成固体坯料。
然后，坯料经过后续的冷却和切割等工艺，最终得到所需的形状和尺寸。
压制成型是另一种常见的成型方法。
在压制成型中，混合好的润滑剂粉末被放入模具中，通过压力将其压制成具有所需形状的固体坯料。
然后，坯料经过加热和冷却等工艺，得到最终的固体润滑剂。
注塑成型是一种适用于复杂形状和精确尺寸的成型方法。
在注塑成型中，混合好的润滑剂粉末被注入注塑机中，通过高压和高温的作用，将其注塑成具有所需形状的固体润滑剂。
特种环境固体润滑涂层技术
特种环境固体润滑涂层技术1 引言特种环境指的是高温、低温、高压、低压、高速等特殊工作环境下的机械设备，这些设备在长时间运行过程中容易出现磨损、腐蚀等问题，因此需要具有耐磨、耐腐蚀的材料来保证设备的长期稳定运行。
涂层技术是提高材料性能的重要手段之一，本文将重点介绍特种环境固体润滑涂层技术的研究进展及应用情况。
2 固体润滑涂层的基本原理固体润滑涂层技术是通过涂覆一层具有一定耐磨、耐腐蚀性能的材料在机械设备表面，以减少机械设备在工作过程中的磨损，提高设备的寿命和效率。
固体润滑涂层的形成可以采用物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和溅射等方法。
固体润滑涂层的基本原理是在机械设备接触表面形成一层保护膜，减少直接接触表面之间的摩擦，从而起到固体润滑的作用，降低机械设备在使用过程中的磨损。
3 特种环境下固体润滑涂层的应用3.1 高温条件下的应用在高温环境下，机械设备的润滑剂很容易失效，因此需要使用一定抗高温性能的固体润滑涂层来减少对润滑剂的依赖。
例如，Ti-Al-Si-C-N涂层被广泛应用于高温摩擦副和高温钢-钢接触界面中。
实验结果表明，这种涂层具有极好的耐高温性能，能在高温下长期保持稳定的摩擦性能和润滑性能。
3.2 低温环境下的应用在低温环境下，机械设备易出现润滑不良、寿命短等问题，因此需要使用一定抗低温性能的固体润滑涂层来提高机械设备的稳定性和寿命。
例如，Fe-B相固体润滑涂层能够在-196℃低温下保持良好的摩擦性能和润滑性能，具有极好的耐低温性能，因此被广泛应用于航空、航天等领域的润滑剂。
3.3 高压环境下的应用在高压环境下，机械设备表面容易出现磨损、碎裂等问题，因此需要使用一定抗高压效应的固体润滑涂层来保护机械设备表面，防止机械设备在高压环境下发生故障。
例如，Cr-C-N涂层能够在高压环境下保持优异的耐磨性能和耐氧化性能，具有很好的高压抗乱性能。
3.4 高速环境下的应用在高速运动的机械设备中，表面易出现磨损、过快的热失控等问题，因此需要使用一定抗高速效应的固体润滑涂层。
EMR固体润滑膜之研究
EMR固体润滑膜之研究EMR固体润滑膜之研究摘要本文研究了EMR固体润滑膜的制备方法和润滑性能。
实验结果表明，EMR固体润滑膜具有优良的摩擦降低和磨损抗性能，能够明显减少金属件的磨损和摩擦力，具有重要的应用价值。
关键词：EMR固体润滑膜；制备方法；润滑性能引言在机器制造和运转过程中，摩擦和磨损常常是一个重要的问题。
为了减少摩擦和磨损，提高机器的效率和寿命，发展新的润滑材料和技术是非常必要的。
其中，固体润滑材料因其化学稳定性、耐高温性、无毒性等特点，成为了研究的热点。
EMR是一种新型的磁致伸缩材料，具有高灵敏度和高应变量等良好性能，可以制备成为固体润滑膜，用于金属件的润滑。
实验方法制备EMR固体润滑膜的方法如下：1. 清洗金属件并擦除表面油污；2. 在EMR薄膜涂层机上加载EMR颗粒；3. 通过电化学方法沉积EMR颗粒在金属表面上，并进行真空干燥。
实验中，用球盘摩擦试验机测试了EMR固体润滑膜对不锈钢的摩擦降低和磨损抗力性能。
通过比较不含EMR颗粒的不锈钢球盘系统和含EMR固体润滑膜的不锈钢球盘系统，评价了EMR固体润滑膜的润滑性能。
结果与分析实验结果表明，EMR固体润滑膜能够明显降低不锈钢球盘系统的摩擦系数。
当涂覆EMR固体润滑膜后，不锈钢球盘系统的摩擦系数从0.4下降到了0.1左右。
同时，EMR固体润滑膜还能明显降低系统的磨损率，磨损减少了80%以上。
这表明EMR固体润滑膜具有优良的润滑性能，在金属件的润滑中具有广泛的应用前景。
结论EMR固体润滑膜是一种新型的固体润滑材料，具有重要的应用价值。
通过电化学方法可制备EMR固体润滑膜，该膜具有优良的摩擦降低和磨损抗性能，能够明显降低金属件的磨损和摩擦力。
未来的研究可以进一步探讨EMR固体润滑膜的制备和性能，拓展其应用领域。
除了制备方法和实验结果，EMR 固体润滑膜的润滑机理也是值得探讨的。
EMR固体润滑膜是一种摩擦法表面修饰技术，其中的EMR颗粒能够在磨损过程中迅速地形成摩擦学性能优异的摩擦层，从而降低摩擦和磨损。
固体润滑粘结涂层
固体润滑粘结涂层固体润滑粘结涂层是一种能够提高机械设备性能的材料。
这种涂层具有高的润滑性和高耐磨性，在机械设备中扮演着至关重要的角色。
在本文中，将介绍固体润滑粘结涂层的制备方法以及其在机械设备中的应用。
1. 固体润滑粘结涂层的制备方法固体润滑粘结涂层的制备方法包括机械合金化、化学气相沉积、电化学沉积等多种方法。
机械合金化是将润滑材料和基底金属放置于球磨罐中摩擦磨合，形成涂层的方法。
该方法的优点在于可以制备均匀的涂层。
然而，该方法的缺点在于需要消耗大量的时间，并且涂层的厚度较难控制。
化学气相沉积是将气态的润滑材料带入反应室，让其在基底金属表面沉积，形成涂层的方法。
该方法的优点在于能够制备高质量且厚度可控的涂层。
缺点在于需要高温环境，并且制备过程中容易产生有害气体。
电化学沉积是通过电化学反应将润滑材料沉积于基底金属表面，形成涂层的方法。
该方法的优点在于可以制备具有高质量和良好粘附性能的涂层。
缺点在于制备过程中需要精细的控制以及使用昂贵的设备。
2. 固体润滑粘结涂层在机械设备中的应用固体润滑粘结涂层在机械设备中的应用非常广泛，例如飞机发动机、汽车发动机和石油钻机等工业设备。
这些设备中涂有固体润滑粘结涂层的元件，如轴承、摩擦片和连接件等，可以在高温、高压和高速等恶劣工况下使用，并具有高耐磨性和高润滑性能。
在航空工业中，涂有固体润滑粘结涂层的元件可以减轻发动机运行时的磨损，降低噪音和振动，并提高发动机的可靠性和寿命。
在汽车工业中，涂有固体润滑粘结涂层的元件可以减少摩擦损失和能量消耗，并降低车辆的油耗。
3. 结论固体润滑粘结涂层是一种优秀的材料，在机械设备中具有重要的应用价值。
通过不同的制备方法，可以制备具有不同厚度、不同形貌和不同性能的固体润滑粘结涂层。
在未来，随着技术的不断进步和精益求精的研究精神，固体润滑粘结涂层的应用将更加广泛，为机械设备的发展注入新的动力。
固体润滑粘结涂层在机械设备中的应用具有显著的经济和环境效益。
固体润滑的特点、种类及使用方法
固体润滑的特点、种类及使用方法固体润滑是利用固体粉末、薄膜或复合材料等代替润滑油（脂）来隔离相互接触的摩擦面，依靠固体润滑剂材料本身或其转移膜的低剪切特性，以达到减少运动副间的摩擦和磨损的目的。
固体润滑所用的固体粉末、薄膜或复合材料统称为固体润滑剂。
随着原子能的应用和航天技术的发展，特别是由于超高（低）温、超高速、超高压、超辐射、高真空以及特殊气体中的设计需要，大大促进了固体润滑的发展。
本文主要介绍固体润滑的特点，固体润滑剂的种类及使用方法。
1、固体润滑的特点固体润滑之所以得到越来越广泛的应用，是因为它具有如下特点：（1）能在高温、高压下工作，如用于挤压、冲压、拉制、轧制等；（2）适于低速运转部件，如用于机床导轨，可减少爬行，提高加工精度；（3）具有较宽的使用温度范围，如在液氮、液氧低温条件下，仍能保持其工作性能；（4）适用于高真空中运转的部件，可保证真空度，不污染、防粘附；（5）适于强辐射中运转的部件，可减少润滑剂的变质；（6）防腐性能好，可用于酸、碱、海水等环境中运转部件的润滑；（7）抗粘污性能好，可在不密封、有灰尘的环境中使用；（8）可用于需避免油脂污染的地方，如食品、纺织、医药等机械设备上；（9）适用于油脂易被冲刷流失的环境，如有水冲刷或含有泥沙的水中润滑；（10）适用于供油不方便或安装工作时不易接近及装卸困难的部件；（11）省却供油和过滤系统，使设备简化。
但固体润滑也有不少缺点：（1）摩擦系数一般比使用油（脂）润滑高些；（2）无冷却作用，不能带走摩擦热；（3）因为是固体，磨损不可避免；（4）在防锈、排除磨屑和润滑剂的补充方面也比不上油（脂）润滑；（5）固体润滑在摩擦面上附着不牢，易脱落，要经常保膜；（6）润滑油中的固体润滑剂易沉淀，降低使用效果，但可采用浮游添加剂来解决；（7）有些塑料固体润滑剂吸收液体后，尺寸不稳定。
所以，在应用固体润滑时，应尽量发挥其优点，采取相应措施克服其缺点，经满足各种各样的实际工作条件。
新型固态润滑膜的制备及性能研究
新型固态润滑膜的制备及性能研究润滑是机械领域中非常重要的一环，可以降低机械件之间的摩擦，从而延长机械件的使用寿命。
在润滑方面，润滑油是我们常见的润滑方式之一，但随着生产制造的进步，润滑膜越来越被广泛应用于各个领域，据报道，润滑膜可比润滑油更好地降低摩擦，从而提高机械运行效率。
然而，目前传统的润滑膜使用的材料会有毒性、易燃易爆等问题，因此需要一种新型的、更安全、环保的固态润滑膜材料。
新型固态润滑膜材料的制备新型固态润滑膜主要起润滑作用的是其表面附着的一些固态润滑剂，因此制备固态润滑膜的目的，就是将这些润滑剂、助剂等制造成一种均匀附着在基材上的涂膜。
当前的固态润滑膜制备方法有物理制备法、化学制备法和制造可剥离的复合涂层法等。
下面依次介绍这三种制备方法。
一、物理制备法物理制备法主要是在膜基底表面进行划伤，然后用一定的方法将润滑剂磨损在表面上，形成氧化物、氮化物等形态的物理吸附。
这种方法需要制造出很多的划伤，在角度、深度等方面需要控制得十分精确，才可达到良好的涂层效果。
在制备过程中，很容易引入杂质，从而导致涂层的质量下降。
二、化学制备法化学制备法是通过化学方法，将氧化物、氟化物等润滑剂、助剂等以某种特定的方法，分解、氧化随后沉积在基底表面并形成一种固态润滑膜。
虽然化学制备法可以制备出较为均匀润滑膜，但是需要制定及严格控制参数，制备过程要极为复杂，工艺技术难度也较大。
三、制造可剥离的复合涂层法制造可剥离的复合涂层法主要是通过将多种功能材料，如润滑剂、助剂、稀释剂等混合在一起形成的凝胶状物质，涂敷在设计合理、粗糙度适当的基材上，并加以热处理、UV固化等处理方式，然后将宽度均匀将复合涂层脱离成固态润滑膜。
这种方法主要突破了传统制备固态润滑膜的工艺难题，制备过程较为简单，而且其效果也较为稳定、持久。
新型固态润滑膜的性能研究制备新型固态润滑膜的过程是步骤较为繁琐的、且需要科学地控制参数，制备出的润滑膜需要进行更多的性能评估。
固体润滑剂工艺流程
固体润滑剂工艺流程
固体润滑剂的工艺流程一般包括以下步骤：
1. 原料准备：根据产品配方选择合适的原料，包括固体润滑剂的基础材料和添加剂等。
2. 粉碎：将原料进行粉碎处理，以获得适当的颗粒大小，提高混合均匀性。
3. 混合：将粉碎后的原料按照一定比例进行混合，以确保各成分均匀分布。
4. 加热熔融：将混合后的原料进行加热，使其熔化并达到一定的流动性。
5. 浇注成型：将加热熔融的原料倒入模具中，通过冷却或其他方式使其固化成所需的形状。
6. 冷却固化：待浇注成型的原料在模具中冷却后固化，形成固体润滑剂产品。
7. 表面处理：对固体润滑剂产品进行表面处理，例如研磨、喷涂等，以提高外观质量。
8. 包装：将固体润滑剂产品进行包装，通常使用塑料袋、纸箱或其他合适的包装材料。
9. 检验质量：对包装好的固体润滑剂产品进行质量检验，确保产品符合标准要求。
10. 成品入库：合格的固体润滑剂产品经过检验后，入库待销售或使用。
需要注意的是，固体润滑剂的工艺流程可能会因产品类型和制造工艺的不同而有所差异，上述流程仅为一般性描述。
实际生产过程中，还需根据具体情况进行调整和优化。
一种固体润滑薄膜的低温制备方法及应用[发明专利]
![一种固体润滑薄膜的低温制备方法及应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d2f693e86e1aff00bed5b9f3f90f76c660374c49.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010838097.9(22)申请日 2020.08.19(71)申请人 山东交通职业学院地址 261206 山东省潍坊市高新技术开发区潍县中路8号(72)发明人 赵剑波 崔岗 宗爱玲 滕文建 赵洪光 王真 韩彬 (74)专利代理机构 北京志霖恒远知识产权代理事务所(普通合伙) 11435代理人 宋玲玲(51)Int.Cl.C23C 14/34(2006.01)C23C 14/06(2006.01)C23C 14/50(2006.01)(54)发明名称一种固体润滑薄膜的低温制备方法及应用(57)摘要本发明公开了一种固体润滑薄膜的低温制备方法，包括将工件安装在旋转式鼠笼箱中；旋转式鼠笼箱旋转可快速达到硫化物的形成温度；将氢气通入炉内，清理工件；将氩气通入炉内，升高工件温度；温度升至180℃时，将含硫气体通入炉内；停止供入各气体，待消耗完毕后，将电压降低至0V；继续冷却10‑30min后，取出旋转式鼠笼箱及工件，将工件立即进行浸油处理，即在工件的表面制得硫化物固体自润滑薄膜。
制备方法应用在离子电渗透工艺和\或离子镀工艺中。
本发明提高工件升温速度，优化硫化物的沉积位置；降低固体润滑薄膜的成型温度，提高薄膜的生产效率，从而提高零件在高速、真空等严苛磨损工况下的服役寿命，降低生产成本，提高生产效益。
权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 111893444 A 2020.11.06C N 111893444A1.一种固体润滑薄膜的低温制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1、更换旋转式鼠笼箱(1)的主轴和外罩笼，将待制膜的工件(2)安装在旋转式鼠笼箱中，并且将旋转式鼠笼箱放置到真空炉(3)的阴极盘(4)上，真空炉外罩接正极；真空炉密封后抽真空至中真空；S2、拨动旋转式鼠笼箱，使旋转式鼠笼箱旋转，旋转式鼠笼箱形成空心阴极效应，可快速达到硫化物的形成温度；S3、将氢气通入炉内，调整电压至100-200V，通过放电继续清理工件，时间为5-15min；S4、将氩气通入炉内，调整电压至300-600V，利用阴极溅射升高工件温度；S5、温度升至180℃时，将含硫气体通入炉内，保温0.5-2.5小时；S6、停止供入各气体，待消耗完毕后，将电压降低至0V；S7、继续冷却10-30min后，取出旋转式鼠笼箱及工件，将工件立即进行浸油处理，即在工件的表面制得硫化物固体自润滑薄膜。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图片简介:本技术介绍了一种固体润滑薄膜及其制备方法和用途。
所述固体润滑薄膜包括由MoS2层和Mo S N复合层交替连接形成的多层结构膜，所述MoS2层和Mo S N复合层的厚度均为纳米级厚度，所述Mo S N复合层为N掺杂MoS2复合层。
本技术的固体润滑薄膜中，纳米级厚度的MoS2层和Mo S N复合层交替堆叠，得到纳米级或微米级的多层结构膜，所得固体润滑薄膜呈现为高强度、低摩擦、长寿命等优异性能的真空润滑，有效实现了过渡族金属二硫化物基固体润滑薄膜机械性能和润滑性能的协同优化。
技术要求1.一种固体润滑薄膜，其特征在于，所述固体润滑薄膜包括由MoS2层和Mo-S-N复合层交替堆叠形成的多层结构膜，所述MoS2层和Mo-S-N复合层的厚度均为纳米级厚度，所述Mo-S-N复合层为N掺杂的MoS2基复合层。
2.根据权利要求1所述的固体润滑薄膜，其特征在于，所述多层结构膜的层数为至少两层；优选地，所述多层结构膜的厚度为1μm-3μm；优选地，所述MoS2层和Mo-S-N复合层的单层厚度独立地为6nm-30nm，优选为9nm-15nm；优选地，所述Mo-S-N复合层中，N元素的掺杂量为1at.％-10at.％，优选为4at.％-6at.％。
3.根据权利要求1或2任一项所述的固体润滑薄膜，其特征在于，所述固体润滑薄膜负载在基底上，所述基底优选为钢材；优选地，所述基底和固体润滑薄膜之间还设置有Ti过渡层。
4.如权利要求1-3任一项所述的固体润滑薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：采用MoS2靶材，利用反应磁控溅射方法，通过改变沉积气氛，在基底表面交替形成MoS2层和Mo-S-N复合层，得到固体润滑薄膜。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在形成MoS2层和Mo-S-N复合层之前，在基底表面制备Ti过渡层；优选地，制备Ti过渡层的方法为：采用Ti靶进行磁控溅射。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在基底表面交替形成MoS2层和Mo-S-N复合层的方法包括：(1)采用MoS2靶材进行磁控溅射，在通入工作气体和氮源气体的条件下，对基底进行沉积，制备Mo-S-N 复合层；(2)继续通入工作气体，停止通入氮源气体，对基底进行沉积，制备MoS2层；(3)依次重复步骤(1)和步骤(2)，直至达到固体润滑薄膜的预设厚度；或者，在基底表面交替形成MoS2层和Mo-S-N复合层的方法包括：(1')采用MoS2靶材进行磁控溅射，在通入工作气体条件下，对基底进行沉积，制备MoS2层；(2')继续通入工作气体，并通入氮源气体，对基底进行沉积，制备Mo-S-N复合层；(3')依次重复步骤(1')和步骤(2')，直至达到固体润滑薄膜的预设厚度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述工作气体为Ar。
优选地，所述氮源气体为N2，优选N2纯度大于等于99.999％；优选地，步骤(1)和步骤(2')中，所述工作气体和氮源气体的流量之比为40sccm:(2sccm-10sccm)，优选为40sccm:(4sccm-6sccm)；优选地，步骤(1)和步骤(2')中，所述沉积的温度为150℃-250℃。
8.根据权利要求4-7任一项所述的方法，其特征在于，所述基底在使用前经过清洁处理，所述清洁处理包括依次使用丙酮和酒精进行超声清洗，然后烘干。
9.根据权利要求4-8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)对钢材基底进行抛光，至表面粗糙度<50nm，然后依次使用丙酮和酒精进行超声清洗，然后烘干；(2)将步骤(1)所得基底放入真空沉积腔室，抽真空，采用脉冲负偏压电源对基底进行清洗，清洗时的工作气体为Ar，清洗之后开始沉积；(3)采用直流磁控溅射Ti靶，工作气体为Ar，制备厚度为150nm-220nm的Ti过渡层；(4)以MoS2为靶材，同时通入工作气体Ar和氮源气体N2，制备厚度为20nm-50nm的第一层Mo-S-N复合层；(5)继续通入工作气体Ar，停止通入氮源气体N2，制备厚度为20nm-50nm的第一层MoS2层；(6)依次重复步骤(4)和步骤(5)至MoS2层和Mo-S-N复合层总厚度为1μm-1.5μm。
10.如权利要求1-3任一项所述的固体润滑薄膜的用途，其特征在于，所述固体润滑薄膜用于真空服役工况下钢材结构材料的润滑防护。
技术说明书一种固体润滑薄膜及其制备方法和用途技术领域本技术涉及复合材料技术领域，涉及一种固体润滑膜及其制备方法和用途，具体涉及一种过渡族金属二硫化物基固体润滑薄膜及其制备方法和用途。
背景技术随着精密机械、航天/航空、微电子等高新技术产业的飞速发展，发展极端苛刻环境下的固体润滑薄膜材料与技术成为世界各国竞相研究的热点。
固体润滑薄膜材料主要是通过在表面沉积或制备一层性质和性能与整体材料完全不同的物质，在不改变整体材料本身的同时有效地改变材料表面的摩擦学性能，从而满足不同应用场合下的使用要求。
在众多固体润滑薄膜材料中，溅射MoS2膜因其具有独特的结构和优异的摩擦学性能一直倍受人们关注。
但是在大气中、尤其是潮湿空气中，MoS2易于被氧化，导致薄膜化学组成和结构发生变化，润滑性能降低甚至失效。
同时，溅射MoS2薄膜还存在硬度低、承载力弱、膜-基结合力差及地面储存困难等问题，从而限制了该类薄膜的应用。
针对上述问题，许多研究小组开展了卓有成效的研究工作，促使薄膜材料研制从单层、单一组分向复合化、梯度化、多层化方向发展。
摩擦学理论和实践表明，强度大、韧性高、可控化制备性能优越、优化方案丰富的多层复合薄膜具有优异的摩擦学性能，正在为越来越多的运动机构的摩擦学设计提供可行方案。
如CN 102994947A介绍了一种类金刚石复合二硫化钼纳米多层薄膜及其制备方法，采用双靶磁控溅射技术在不锈钢基底上交替沉积单层厚度为10～100nm的类金刚石层(DLC)和MoS2层，同时解决了MoS2软质薄膜耐磨性能差和类金刚石硬质薄膜脆性大的问题。
MoS2/DLC多层复合虽能有效提高薄膜硬度，但DLC硬质层在真空环境下的磨损速率较快，导致多层复合薄膜的真空耐磨寿命仍难满足≥105转以上要求。
CN 110965015A介绍了一种CrN/MoS2固体自润滑复合膜，采用低温离子渗硫处理CrMoN复合膜，原位合成摩擦学性能优异的CrN/MoS2固体自润滑复合膜，但采用该方法获得的渗硫层厚度有限，复合膜物相结构复杂且难以调控。
因此，开发一种沉积工艺简单，薄膜结构致密，真空环境中摩擦系数低、耐磨性能好的多层复合润滑涂层显得尤为重要。
技术内容针对现有技术中存在的上述问题，本技术的目的在于提供一种固体润滑膜及其制备方法和用途。
为达上述目的，本技术采用以下技术方案：第一方面，本技术提供一种固体润滑薄膜，所述固体润滑薄膜包括由MoS2层和Mo-S-N复合层交替堆叠形成的多层结构膜，所述MoS2层和Mo-S-N复合层的厚度均为纳米级厚度，所述Mo-S-N复合层为N掺杂的MoS2基复合层。
本技术中，所述“多层”为至少两层。
本技术的固体润滑薄膜中，纳米级厚度的MoS2层和Mo-S-N复合层交替堆叠得到纳米级或微米级的多层结构膜，所得固体润滑薄膜结构致密，具体是一种高强度、低摩擦、长寿命等优异性能的真空润滑，有效实现了过渡族金属二硫化物基固体润滑薄膜机械性能和润滑性能的协同优化。
以下作为本技术优选的技术方案，但不作为对本技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本技术的技术目的和有益效果。
优选地，所述多层结构膜的层数为至少两层，例如3层、4层、6层、7层、8层、10层、12层、15层、17层、18层、20层、30层、45层、60层、75层、85层、110层或115层等，具体层数可以根据多层结构膜厚度以及MoS2层和Mo-S-N复合层的单层厚度进行调整。
优选地，所述多层结构膜的厚度为1μm-3μm，例如1μm、1.2μm、1.3μm、1.5μm、1.6μm、1.8μm、2μm、2.3μm、2.5μm或3μm等。
优选地，优选地，所述MoS2层和Mo-S-N复合层的单层厚度独立地为6nm-30nm，例如6nm、8nm、9nm、12nm、15nm、18nm、20nm、25nm、27nm或30nm等，若厚度小于6nm，会导致复合多层薄膜力学性能的降低；若厚度大于30nm，难以兼顾优异的复合多层薄膜真空润滑性能和力学性能；优选为9nm-15nm。
优选地，所述Mo-S-N复合层中，N元素的掺杂量为1at.％-10at.％，例如1at.％、2at.％、3at.％、4at.％、5at.％、6at.％、8at.％或10at.％等，优选的掺杂量为4at.％-6at.％。
在此优选范围内，可以更好地兼顾复合多层薄膜真空润滑性能和力学性能。
作为本技术所述固体润滑薄膜的优选技术方案，所述固体润滑薄膜负载在基底上，所述基底优选为钢材。
优选地，所述基底和固体润滑薄膜之间还设置有Ti过渡层。
第二方面，本技术提供如第一方面所述的固体润滑薄膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：采用MoS2靶材，利用反应磁控溅射方法，通过改变沉积气氛，在基底表面交替形成MoS2层和Mo-S-N复合层，得到固体润滑薄膜。
本技术中，可以先在基底表面形成MoS2层，然后再依次交替形成Mo-S-N复合层和MoS2层；还可以先在基底表面形成Mo-S-N复合层，然后再依次交替形成MoS2层和Mo-S-N复合层。
本领域技术人员可以根据需要进行选择。
经技术人的研究分析，创新提出以MoS2靶为磁控溅射靶材，通过改变沉积气氛(例如向真空腔室中周期性通入N2反应气体的方法)，在仅采用单个靶材的条件下制备出具有复合/多层一体化真空固体润滑薄膜，MoS2层和Mo-S-N复合层的厚度均为纳米级厚度，通过沉积可使二者的总厚度达微米级，从而得到微纳结构。
通过优化纳米多层薄膜调制周期(即MoS2润滑层和Mo-S-N复合层的单层厚度之和)、N掺杂含量和单层薄膜厚度等关键结构参数，获得具有高强度、低摩擦、长寿命等优异性能的真空润滑MoS2/Mo-S-N纳米多层薄膜，有效实现了过渡族金属二硫化物基固体润滑薄膜机械性能和润滑性能的协同优化。
所述调制周期指一层MoS2层和与其相邻的一层Mo-S-N复合层的厚度之和。
本技术的方法，采用反应磁控溅射方法，不涉及多靶磁控溅射及复杂的射频电源功率控制和靶材挡板开关控制。
通过调控多层薄膜调制周期及N2流量，调控薄膜化学结构参数，在简化复合/多层一体化薄膜制备方法的同时，兼顾MoS2低摩擦、低承载特性和Mo-S-N复合层的高承载、低摩擦性能，赋予材料可控的力学强度和真空润滑性能，是满足真空环境承载机械零部件对磨副润滑防护需求的最佳选材。