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,并已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,以及比MoS₂更高的抗氧化温度,WS₂已经成为解决苛刻运行环境中润滑问题的有效途径,但潮湿敏感性成为WS₂推广应用的关键问题,为此进行的深入研究已经表明,金属添加剂可以降低WS₂的潮湿敏感性。 本文利用高能球磨层状WS₂和Ag混合粉末压制了不同Ag含量的WS₂-Ag复合靶。采用直流磁控溅射和射频溅射方法在不同溅射气压下制备了WS₂-Ag复合薄膜。 采用SEM、XRD、HRTEM、EDS对薄膜的形貌、结构、化学成分进行了表征和测试;采用划痕试验测定了薄膜的界面结合强度。结果表明,直流磁控溅射WS₂-Ag复合薄膜为双纳米相非晶态结构,射频溅射WS₂-Ag复合薄膜为双纳米相非晶态或非晶态WS₂-晶态Ag结构。Ag的加入有利于薄膜的致密化、提高界面结合强度。对于射频溅射薄膜,溅射气压升高,薄膜致密度降低,界面结合强度降低,呈柱状方式生长,S/W原子比上升。 采用球-盘式摩擦磨损试验机研究了纳米复合薄膜在真空和潮湿空气中的摩擦学性能。讨论了Ag含量、溅射气压、测试环境、载荷和转速等因素对复合薄膜摩擦磨损性能的影响,结果表明:WS₂-Ag复合薄膜显著降低了薄膜的潮湿敏感性,并使摩擦过程更稳定。对于射频溅射WS₂-Ag复合薄膜,采用15 at.%Ag靶材制备的薄膜具有最低的摩擦系数和最高的耐磨性能。较低的Ag含量对摩擦系数的降低主要是由于薄膜中的Ag发生塑性流变改善了摩擦表面接触状态;而对耐磨寿命的提高则是由于薄膜致密化及Ag相弥散强化的结果。