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一种耐磨二硫化钨薄膜的制备方法，包括如下步骤：(1)对单晶硅片进行前处理，使其表面清洁、粗糙度不高于Ra 0.1；将石墨靶、WS2靶和前处理后的单晶硅片装入多靶磁控溅射沉积室，将沉积室的气压抽至1.0×10‑3 Pa后，调整好靶基距，并将脉冲直流负偏压施加至基材上；(2)通入高纯氩气为工作气体，然后以石墨靶作为溅射靶材，于单晶硅片表面沉积厚度为20nm～400nm的非晶态碳膜；(3)将步骤(2)所得非晶态碳膜的温度调整到200℃，然后以WS2靶为溅射靶材，在非晶态碳膜上沉积厚度为140～740nm的WS2薄膜，从而获得二硫化钨薄膜。本发明方法工艺简单、经济性较好，能显著提高二硫化钨薄膜的力学性能以及在真空或潮湿环境中的耐磨性能。