阅读说明：本技术 一种用于杯型谐波齿轮减速器的固体润滑方法 (Solid lubrication method for cup-shaped harmonic gear reducer ) 是由 高晓明 翁立军 孙嘉奕 胡明 伏彦龙 杨军 王德生 姜栋 王琴琴 于 2020-04-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种用于杯型谐波齿轮减速器的固体润滑方法,涉及减速器的润滑技术领域。本发明提供的固体润滑方法,包括以下步骤：利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的柔轮以及波发生器中的大挡片和小挡片表面沉积过渡层；利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积MoS<Sub>2</Sub>/WS<Sub>2</Sub>纳米多层自润滑薄膜层。本发明提供的固体润滑方法,使杯型谐波齿轮减速器在大气环境、真空环境和高低温环境条件下具有低摩擦扭矩,且其传动特性对环境温度不敏感,适应性强。(The invention provides a solid lubrication method for a cup-shaped harmonic gear reducer, and relates to the technical field of lubrication of reducers. The solid lubrication method provided by the invention comprises the following steps: depositing transition layers on the surfaces of a flexible gear of the cup-shaped harmonic gear reducer and a large baffle and a small baffle in a wave generator by using a closed field unbalanced magnetron sputtering method; depositing a C-WC composite film layer on the surface of the transition layer by utilizing plasma-assisted chemical vapor deposition in combination with closed field unbalanced magnetron sputtering; MoS is deposited on the surfaces of a rigid wheel of the cup-shaped harmonic gear reducer and a flexible bearing inner ring and a flexible bearing outer ring in a wave generator by utilizing a closed field unbalanced magnetron sputtering method 2 /WS 2 Nanometer multilayer self-lubricating film layer. The solid lubrication method provided by the invention enables the cup-shaped harmonic gear reducer to have low friction torque under the conditions of atmospheric environment, vacuum environment and high and low temperature environment, and the transmission characteristic of the cup-shaped harmonic gear reducer is insensitive to the environmental temperature and has strong adaptability.)

一种用于杯型谐波齿轮减速器的固体润滑方法

技术领域

本发明涉及减速器的润滑技术领域，尤其涉及一种用于杯型谐波齿轮减速器的固体润滑方法。

背景技术

谐波齿轮减速器具有传动比大、传动精度高、体积小、重量轻等技术特点，因而在航天技术领域具有广泛应用。使用适宜的润滑方式或润滑材料，是航天领域谐波齿轮减速器实现长寿命的关键。

从目前国内外研究报道来看，航天用谐波齿轮减速器主要有固体润滑和固液复合润滑两种主要方式，其中固体润滑多采用软金属或二硫属层状结构化合物薄膜进行润滑处理，固液复合润滑主要采用软金属与低饱和蒸气压润滑油脂进行复合润滑处理。但相比较而言，固体润滑具有真空无挥发或挥发低、摩擦学性能对环境温度不敏感等突出优点，因此固体润滑是目前航天领域用谐波齿轮减速器较为常用的一种润滑方式。

在目前航天领域谐波齿轮减速器的固体润滑技术中，所使用的软金属、二硫属层状结构化合物等固体润滑材料，在真空环境条件下具有良好的润滑性能，但硬度较低、耐磨性有限，且其摩擦学性能对大气环境较为敏感。

发明内容

鉴于此，本发明目的在于提供一种用于杯型谐波齿轮减速器的固体润滑方法，本发明提供的固体润滑方法能够使谐波齿轮减速器在真空和大气环境不同温度条件下均具有摩擦扭矩低的特点。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种用于杯型谐波齿轮减速器的固体润滑方法，包括以下步骤：

(1)利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的柔轮以及波发生器中的大挡片和小挡片表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；

(2)利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；

(3)利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜层，所述MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜层由MoS₂层和WS₂层的交替沉积实现；

所述步骤(3)与步骤(1)和(2)没有时间顺序。

优选地，所述过渡层和C-WC复合薄膜层的总厚度为1.5μm～3.0μm。

优选地，步骤(1)中所述封闭场非平衡磁控溅射包括：对所述杯型谐波齿轮减速器的柔轮以及波发生器中的大挡片和小挡片表面依次进行Cr靶溅射和WC靶溅射，所述Cr靶溅射和WC靶溅射的电源功率独立地为4kW～8kW，直流偏压电压独立地为-50V～-200V，沉积时间独立地为10min～20min，工件架转动驱动电机转速独立地为1r/min～10r/min。

优选地，所述Cr靶溅射和WC靶溅射在氩气中进行，所述氩气的分压独立地为2.0Pa～10.0Pa。

优选地，所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在C₂H₂气体中进行，所述C₂H₂气体的分压为0.5Pa～2.0Pa。

优选地，所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的WC靶溅射的电源功率为2kW～4kW，直流偏压电压为-500V～-700V，沉积时间为60min～90min，工件架转动驱动电机转速为1r/min～10r/min。

优选地，步骤(3)中所述封闭场非平衡磁控溅射包括：对所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面交替进行MoS₂靶溅射和WS₂靶溅射，所述MoS₂靶溅射和WS₂靶溅射的电源功率独立地为4kW～6kW，直流偏压电压独立地为-50V～-100V，沉积时间独立地为60min～90min，工件架转动驱动电机转速独立地为1r/min～3r/min。

优选地，所述MoS₂靶溅射和WS₂靶溅射在氩气中进行，所述氩气的分压独立地为2.0Pa～10.0Pa。

优选地，步骤(1)中所述封闭场非平衡磁控溅射前，还包括对所述杯型谐波齿轮减速器的柔轮以及波发生器中的大挡片和小挡片表面进行氩等离子体清洗，所述氩等离子体清洗的直流偏压电流为300mA～600mA，时间为10min～30min。

优选地，步骤(3)中所述封闭场非平衡磁控溅射前，还包括对所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面进行氩等离子体清洗，所述氩等离子体清洗的直流偏压电流为300mA～600mA，时间为10min～30min。

本发明提供的固体润滑方法，包括以下步骤：(1)利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的柔轮以及波发生器中的大挡片和小挡片表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；(2)利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；(3)利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜层，所述MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜层由MoS₂层和WS₂层的交替沉积实现；所述步骤(3)与步骤(1)和(2)没有时间顺序。在本发明中，利用封闭场非平衡磁控溅射沉积得到的过渡层具有良好的膜基结合性能，有利于实现C-WC复合薄膜层与钢基体间力学性能和热膨胀系数的过渡，从而提高C-WC复合薄膜层良好的膜基结合性能，并进而发挥润滑作用。在本发明中，利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射得到的C-WC复合薄膜层具有高硬度和低摩擦的特点，且具有良好的化学惰性。本发明将C-WC复合薄膜层沉积在杯型谐波齿轮减速器的柔轮以及波发生器中的大挡片和小挡片表面，使杯型谐波齿轮减速器在大气环境条件下具有低摩擦、高耐磨的特性。在本发明中，利用封闭场非平衡磁控溅射制得的MoS₂/WS₂纳米多层薄膜在真空环境条件下具有低摩擦、低磨损特性。本发明将MoS₂/WS₂纳米多层薄膜溅射在杯型谐波齿轮减速器的刚轮以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面，使杯型谐波齿轮减速器在真空环境条件下具有低摩擦、低磨损特性。因此，本发明根据杯型谐波齿轮减速器的不同元件的摩擦方式，分别引入C-WC复合薄膜层和MoS₂/WS₂纳米多层薄膜对杯型谐波齿轮减速器的不同元件进行固体润滑处理，以实现杯型谐波齿轮减速器在大气环境、真空环境和高低温环境条件下的具有低摩擦、低磨损的特性，且其传动特性对环境温度(-60℃～+115℃)不敏感，因此可适应航天领域谐波减速器对环境适应性强的要求(大气环境；地面存贮及测试，在轨服役；真空、高低温交变)。

附图说明

图1为本发明杯型谐波齿轮减速器的结构图，其中，1.柔轮、2.刚轮、3.波发生器、4.柔性轴承外圈、5.柔性轴承内圈、6.小挡片、7.钢球、8.柔性轴承保持架、9.凸轮、10.大挡片，右侧图为波发生器3的放大图；

图2为本发明实施例中等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射装置的剖面结构示意图，其中，a.Cr靶溅射电源、b.真空室、c.氩气阀、d.充气阀、e.C₂H₂气阀、f.工件架、g.MoS₂靶溅射电源、h.直流偏压电源、i.WS₂靶溅射电源、j.工件架转动驱动电机、k.放气阀、l.分子泵，m.机械泵、n.WC靶溅射电源；

图3为实施例1中固体润滑处理后XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮和波发生器照片，其中，1.工作表面沉积WS₂/MoS₂纳米多层薄膜后的XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器的刚轮、2.工作表面C-WC薄膜层后的XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器柔轮、3.工作表面C-WC薄膜层和WS₂/MoS₂纳米多层薄膜后的XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器波发生器；

图4为实施例1中沉积C-WC复合薄膜层在真空环境条件下与WS₂/MoS₂纳米多层薄膜对磨的滑动摩擦曲线；

图5是实施例1中固体润滑处理后的XBS-80-100杯型谐波齿轮减速器在真空和高低温条件下的传动特性。

具体实施方式

本发明提供了一种用于杯型谐波齿轮减速器的固体润滑方法，包括以下步骤：

(1)利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的柔轮以及波发生器中的大挡片和小挡片表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；

(2)利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；

(3)利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜层，所述MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜层由MoS₂层和WS₂层的交替沉积实现；

所述步骤(3)与步骤(1)和(2)没有时间顺序。

在本发明中，所述杯型谐波齿轮减速器优选为本领域技术人员熟知的杯型谐波齿轮减速器，其具体结构如图1所示，图1为本发明杯型谐波齿轮减速器的结构图，其中，1.柔轮、2.刚轮、3.波发生器、4.柔性轴承外圈、5.柔性轴承内圈、6.小挡片、7.钢球、8.柔性轴承保持架、9.凸轮、10.大挡片，右侧图为波发生器3的放大图。

本发明在所述固体润滑前优选将所述杯型谐波齿轮减速器的元件拆解为刚轮、柔轮、柔性轴承内圈、柔性轴承外圈、柔性轴承钢球、凸轮和挡片后，依次对上述元件表面进行清洗和干燥。在本发明中，所述清洗的方式优选为依次在汽油和丙酮中进行超声波清洗。本发明对所述超声波清洗的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声波清洗的方式即可。在本发明中，所述干燥的方式优选为风干或烘干。本发明对所述干燥的时间和干燥的温度没有特殊的限定，能够将上述元件表面的清洗剂去除即可。

本发明利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的柔轮以及波发生器中的大挡片和小挡片表面沉积过渡层。

在本发明中，所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层。

本发明优选将所述杯型谐波齿轮减速器的柔轮以及波发生器中的大挡片和小挡片表面进行氩等离子体清洗后，再进行封闭场非平衡磁控溅射。在本发明中，所述氩等离子体清洗优选在真空室中进行，所述真空室的真空度优选≤5.0×10^-3Pa。本发明优选抽真空后通入氩气。在本发明中，所述氩气的分压优选为2.0Pa～10.0Pa，进一步优选为4.0Pa～8.0Pa。在本发明中，所述氩等离子体清洗的直流偏压电流优选为300mA～600mA，进一步优选为350mA～500mA，所述氩等离子体清洗的时间优选为10min～30min，进一步优选为15min～25min。

在本发明中，所述封闭场非平衡磁控溅射依次优选包括对所述杯型谐波齿轮减速器的柔轮以及波发生器中的大挡片和小挡片表面进行Cr靶溅射和WC靶溅射。

在本发明中，所述Cr靶溅射和WC靶溅射独立地优选在真空室中进行，所述真空室的真空度优选≤5.0×10^-3Pa。本发明优选抽真空后通入氩气。在本发明中，所述氩气的分压独立地优选为2.0Pa～10.0Pa，进一步优选为3.0Pa～7.0Pa。在本发明中，所述Cr靶溅射和WC靶溅射的电源功率独立地优选为4kW～8kW，进一步优选为5kW～6kW；所述Cr靶溅射和WC靶溅射的直流偏压电压独立地优选为-50V～-200V，进一步优选为-80V～-160V；所述Cr靶溅射和WC靶溅射的沉积时间独立地优选为10min～20min，进一步优选为13min～17min；所述Cr靶溅射和WC靶溅射的工件架转动驱动电机转速独立地优选为1r/min～10r/min，进一步优选为3r/min～7r/min。

在所述杯型谐波齿轮减速器的柔轮以及波发生器中的大挡片和小挡片表面沉积过渡层后，本发明利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射法在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层。

在本发明中，所述过渡层和C-WC复合薄膜层的总厚度优选为1.5μm～3.0μm。

在本发明中，所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射优选在真空室中进行，所述真空室的真空度优选≤5.0×10^-3Pa。本发明优选抽真空后通入C₂H₂气体，所述C₂H₂气体的分压优选为0.5Pa～2.0Pa，进一步优选为0.8Pa～1.5Pa。在本发明中，所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的WC靶溅射的电源功率优选为2kW～4kW，进一步优选为2.5kW～3kW；所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的直流偏压电压优选为-500V～-700V，进一步优选为-550V～-600V；所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的沉积时间优选为60min～90min，进一步优选为70min～80min；所述C₂H₂气体等离子体辅助化学气相沉积的工件架转动驱动电机转速优选为1r/min～10r/min，进一步优选为3r/min～7r/min。

等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射完成后，本发明优选将沉积后的杯型谐波齿轮减速器的柔轮以及波发生器中的大挡片和小挡片随炉自然冷却至室温。

图2为本发明实施例中等离子体辅助化学气相沉积和封闭场非平衡磁控溅射装置的剖面结构示意图，其中，a.Cr靶溅射电源、b.真空室、c.氩气阀、d.充气阀、e.C₂H₂气阀、f.工件架、g.MoS₂靶溅射电源、h.直流偏压电源、i.WS₂靶溅射电源、j.工件架转动驱动电机、k.放气阀、l.分子泵，m.机械泵、n.WC靶溅射电源。在本发明中，所述等离子体辅助化学气相沉积和封闭场非平衡磁控溅射装置优选为本领域技术人员熟知的等离子体辅助化学气相沉积和封闭场非平衡磁控溅射装置。

在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层后，本发明利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜。

在本发明中，所述MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜通过MoS₂层和WS₂层的交替沉积实现。在本发明中，所述交替沉积优选包括先沉积MoS₂层后，再沉积WS₂层、和先沉积WS₂层后，再沉积MoS₂层。在本发明中，单层MoS₂薄膜层的厚度优选为10nm～20nm；单层WS₂薄膜层的厚度优选为10nm～20nm。在本发明中，所述MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜的厚度优选为1μm～3μm。

本发明优选将所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈的表面进行氩等离子体清洗后，再进行封闭场非平衡磁控溅射。在本发明中，所述氩等离子体清洗优选在充入氩气的真空室中进行，所述氩气分压优选为2.0Pa～10.0Pa，进一步优选为4.0Pa～8.0Pa。在本发明中，所述真空室的真空度优选≤5.0×10^{- 3}Pa。在本发明中，所述氩等离子体清洗的直流偏压电流优选为300mA～600mA，进一步优选为350mA～500mA，所述氩等离子体清洗的时间优选为10min～30min，进一步优选为15min～25min。

在本发明中，所述封闭场非平衡磁控溅射优选包括交替对所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面进行MoS₂靶溅射和WS₂靶溅射，所述MoS₂靶溅射和WS₂靶溅射优选在充入氩气的真空室中进行，所述氩气的分压优选为2.0Pa～10.0Pa，进一步优选为3.0Pa～7.0Pa。在本发明中，所述真空室的真空度优选≤5.0×10^-3Pa。在本发明中，所述MoS₂靶溅射和WS₂靶溅射的电源功率独立地优选为4kW～6kW，进一步优选为5kW～6kW；所述MoS₂靶溅射和WS₂靶溅射的直流偏压电压独立地为-50V～-100V，进一步优选为-60V～-80V；所述MoS₂靶溅射和WS₂靶溅射的沉积时间独立地为60min～90min，进一步优选为65min～80min；所述MoS₂靶溅射和WS₂靶溅射的工件架转动驱动电机转速独立地为1r/min～3r/min，进一步优选为1.5r/min～2.5r/min。在本发明中，所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈的封闭场非平衡磁控溅射的条件优选一致。

封闭场非平衡磁控溅射完成后，本发明优选将沉积后的杯型谐波齿轮减速器的刚轮以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈随炉自然冷却至室温。

下面结合实施例对本发明提供的杯型谐波齿轮减速器的固体润滑方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

(1)将XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器拆分为刚轮、柔轮、柔性轴承内圈、柔性轴承外圈、柔性轴承钢球、凸轮和挡片后，依次在汽油和丙酮(分析纯)中进行超声波清洗，并风干，得到待固体润滑处理的元件。

(2)配套洁净手套，将待固体润滑处理的柔轮、大挡片和小挡片同时装载于镀膜真空室工件架上，关闭真空室大门，依次开启机械泵和分子泵将真空室抽至真空度为5.0×10^-3Pa；依次开启氩气阀和充气阀，向真空室充入氩气至真空室氩气分压维持在2.5Pa；打开直流偏压电源，调节直流偏压值直至产生氩等离子体，在氩等离子体产生后调节直流偏压电流维持在450mA对待镀膜柔轮和挡片表面进行氩等离子清洗15min，之后调节直流偏压电流至0mA。

(3)调节氩气阀，使真空室氩气分压为3.0Pa后，依次开启Cr靶溅射电源、工件架转动驱动电机，并调节工件架转动驱动电机转速为3r/min、Cr靶溅射电源溅射功率为6kW、直流偏压电源偏压值为-50V后，进行Cr薄膜沉积，沉积时间为15min，在柔轮、大挡片和小挡片表面得到Cr薄膜层，关闭Cr靶溅射电源。

(4)开启WC靶溅射电源，调节电源的溅射功率至6kW，调节工件架转动驱动电机转速为3r/min、直流偏压电源偏压值为-50V、氩气分压为3.0Pa后，进行WC薄膜沉积，沉积时间为15min；在上述Cr薄膜层表面得到WC薄膜层，即在柔轮、大挡片和小挡片表面得到过渡层，依次调节电源溅射功率至0kW、直流偏压电源偏压值为0V，并关闭氩气阀。

(5)调节工件架转动驱动电机转速为3r/mim，打开C₂H₂气阀，向真空室冲入C₂H₂气体，使真空室气压保持在2.0Pa，调节WC靶溅射电源溅射功率至3kW、直流偏压电源偏压值至-600V，进行C-WC薄膜沉积，沉积时间为75min，在上述过渡层表面得到C-WC薄膜层，依次关闭WC靶溅射电源、直流偏压电源、工件架转动驱动电机、C₂H₂气阀，使镀膜后的柔轮、大挡片和小挡片随炉自然冷却至室温，打开放气阀将真空室放气至常压，之后配套洁净手套取出镀膜后的柔轮、大挡片和小挡片。

(6)配套洁净手套将超声波清洗后烘干的刚轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈装载于镀膜真空室工件架，关闭真空室大门，依次开启机械泵和分子泵，将真空室抽至真空度为5.0×10^-3Pa；依次开启氩气阀和充气阀，向真空室充入氩气至真空室氩气分压在4.0Pa，打开直流偏压电源，调节直流偏压产生氩等离子体，在氩等离子体产生后调节直流偏压电源，使偏压电流在450mA，对待镀膜刚轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面进行氩等离子体清洗20min，调节直流偏压电源使偏压电流为0mA。

(7)调节氩气阀使真空室氩气分压在5.0Pa，依次开启MoS₂靶溅射电源、WS₂靶溅射电源和工件架转动驱动电机，调节工件架转动驱动电机的转速至3r/min、MoS₂靶溅射电源溅射功率为6kW、WS₂靶溅射电源溅射功率为6kW、直流偏压电源偏压值至-50V，进行MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜沉积，沉积时间为90min，在刚轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积得到MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜，并依次关闭MoS₂靶溅射电源、WS₂靶溅射电源、直流偏压电源和工件架转动驱动电机、氩气阀和充气阀；使镀膜后的刚轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈随炉自然冷却至室温后，打开放气阀使真空室压力放气至常压，之后配套洁净手套取出镀膜后的刚轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈。

所沉积薄膜的厚度，通过光干涉显微镜来测量，其中MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜厚度为3μm，过渡层及C-WC复合薄膜的总厚度为2.5μm。

对柔轮、大挡片、小挡片表面沉积的C-WC薄膜层，及刚轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积的WS₂/MoS₂纳米多层薄膜层的摩擦和磨损性能进行检测，检测结果参见表1。

对固体润滑后XBS-80-100杯型谐波齿轮减速器在不同环境条件下的摩擦扭矩和传动效率进行检测，检测结果参见表2。

图3为实施例1中固体润滑处理后XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮和波发生器照片，其中，1.工作表面沉积WS₂/MoS₂纳米多层薄膜后的XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器的刚轮、2.工作表面C-WC薄膜层后的XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器柔轮、3.工作表面C-WC薄膜层和WS₂/MoS₂纳米多层薄膜后的XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器波发生器。从图3中可以看出，固体润滑薄膜均匀沉积于XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器不同组件的工作表面。

图4为实施例1中C-WC薄膜层在真空环境条件下与WS₂/MoS₂纳米多层薄膜对磨的滑动摩擦曲线。摩擦试验条件为：摩擦接触方式为球-盘摩擦；法向载荷为5N；转速为1000r/min；环境温度为室温；环境压力为真空度≤5×10^-3Pa。从图4中可以看出，在真空环境条件下碳基薄膜与MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜进行滑动摩擦时表现出低摩擦和长寿命，其平均摩擦系数为0.02，耐磨寿命达到了4.5×10⁵r。

图5是实施例1中固体润滑处理后的XBS-80-100杯型谐波齿轮减速器在真空、高低温条件下的传动特性，可以看出，碳基薄膜固体润滑处理后的XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器，在真空、高温、低温等条件下均表现出较低的摩擦扭矩，传动性能良好。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于薄膜沉积的条件不同：

Cr靶溅射和WC靶溅射的电源功率均为4kW、直流偏压电压均为-50V，沉积时间均为10min，工件架转动驱动电机转速均为1r/min；

等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的WC靶溅射电源功率为2kW，直流偏压电压为-500V，沉积时间为60min，工件架转动驱动电机转速为1r/min。

MoS₂靶溅射和WS₂靶溅射的电源功率均为4kW，直流偏压电压均为-50V，沉积时间均为60min，工件架转动驱动电机转速均为1r/min。

所沉积薄膜的厚度，通过光干涉显微镜来测量，其中MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜厚度为1.2μm，过渡层及C-WC复合薄膜的总厚度为1.5μm。

对柔轮、大挡片、小挡片表面沉积C-WC薄膜，及刚轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积WS₂/MoS₂纳米多层薄膜的摩擦和磨损性能进行检测，检测结果参见表1。

对固体润滑后XBS-80-100杯型谐波齿轮减速器在不同环境条件下的摩擦扭矩和传动效率进行检测，检测结果参见表2。

实施例3

本实施例与实施例1的区别仅在于薄膜沉积的条件不同：

Cr靶溅射和WC靶溅射的电源功率均为8kW、直流偏压电压均为-200V，沉积时间均为20min，工件架转动驱动电机转速均为10r/min；等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的WC靶溅射的电源功率为4kW，直流偏压电压为-700V，沉积时间为90min，工件架转动驱动电机转速为10r/min。

MoS₂靶溅射和WS₂靶溅射的电源功率均为6kW，直流偏压电压均为-100V，沉积时间均为90min，工件架转动驱动电机转速均为3r/min。

所沉积薄膜的厚度，通过光干涉显微镜来测量，其中MoS₂/WS₂纳米多层自润滑薄膜厚度为2.9μm，过渡层及C-WC复合薄膜的总厚度为2.8μm。

对柔轮、大挡片、小挡片表面沉积C-WC薄膜层，及刚轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积WS₂/MoS₂纳米多层薄膜层的摩擦和磨损性能进行检测，检测结果参见表1。

对固体润滑后XBS-80-100杯型谐波齿轮减速器在不同环境条件下的摩擦扭矩和传动效率进行检测，检测结果参见表2。

检测方法参照GJB 3032-97溅射二硫化钼自润滑薄膜规范来进行。具体为：尺寸为Φ45mm×8mm的9Cr18试片表面随同刚轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积WS₂/MoS₂纳米多层薄膜层，直径为8mm的9Cr18钢球随同柔轮、大挡片、小挡片表面C-WC薄膜层，由此组成球-盘摩擦副；法向载荷5N；转速1000r/min；环境压力≤6.5×10^-3Pa。可以看出，其摩擦磨损性能均满足GJB 3032-97溅射二硫化钼自润滑薄膜规范的要求(摩擦系数≤0.10，耐磨寿命≥3×10⁵r)。

将固体润滑处理后谐波减速器在不同环境条件下的传动性能进行了测试，测试方法参照GB/T 14118-93谐波传动减速器，测试结果见表2。具体测试条件为：高速端转速100r/min，输出力矩20Nm，温度范围-60℃～+115℃，环境压力≤6.5×10^-3Pa；高速端转速100r/min，输出力矩20Nm，常温常压大气环境。可以看出，固体润滑谐波减速器在不同环境条件下均表现出较低的摩擦扭矩，传动性能良好。

表1实施例1～3中镀膜后的柔轮、大挡片和小挡片表面沉积的C-WC薄膜层、以及刚轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积WS₂/MoS₂纳米多层

薄膜层组成摩擦副的摩擦和磨损性能检测结果

由上述试验结果可以看出，本发明提供的固体润滑方法处理后的XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器，具有良好的耐磨性能，使用寿命长。

表2实施例1～3中固体润滑后XBS-80-100杯型谐波齿轮减速器在不同环境条件下的摩擦扭矩和传动效率

由上述试验结果可以看出，本发明提供的固体润滑方法处理后的XBS-80-100机型杯型谐波齿轮减速器，在真空、高温、低温等条件下均表现出较低的摩擦扭矩，传动性能良好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。