專利名稱：一種空間用齒輪沉積鎢摻雜含氫類金剛石薄膜的中間過渡層制備方法
技術領域：
本發明涉及一種空間用齒輪沉積鎢摻雜含氫類金剛石薄膜的中間過渡層制備方法，具體為采用非平衡磁控濺射技術沉積Cr+Cr/WC中間過渡層的方法，屬于表面改性領域。
背景技術：
齒輪傳動副是空間飛行器上常用的活動部件之一，隨著空間飛行器對長壽命、高可靠齒輪傳動副應用需求的增加，急需提高齒輪傳動副的耐磨損性能以滿足其長壽命、高可靠應用需求。鎢摻雜含氫類金剛石薄膜(W_C:H)由于其具有高硬度、低摩擦系數以及低的磨損率等特點可大幅提高齒輪傳動副的耐磨損能力。但W-C:H薄膜與齒輪材料間的匹配性差，直接在齒輪上沉積W-C:H薄膜，會造成薄膜與齒輪基底結合強度差甚至薄膜直接脫落。因此必須引入中間過渡層，通過在齒輪表面鍍W-C:H薄膜前沉積中間過渡層，提高薄膜與齒輪間的結合強度，進而滿足其耐磨損要求。
發明內容
本發明的目的在于提供一種空間用齒輪沉積W_C:H膜的中間過渡層制備方法，具體為采用非平衡磁控濺射技術沉積Cr+Cr/WC中間過渡層的方法，該方法能夠有效地解決 W_C:H薄膜與空間齒輪結合狀況差的技術難題。本發明的目的由以下技術方案實現一種空間用齒輪沉積W_C:H膜的中間過渡層制備方法，所述方法步驟如下(1)化學清洗，分別使用石油醚、丙酮、酒精對齒輪進行超聲波清洗；(2)加熱及抽真空，保證中間層沉積時處于設定的溫度和真空范圍內；(3)等離子體源轟擊清洗，向真空室通入氬氣，開啟等離子體源對齒輪表面進行轟擊清洗，去除齒輪表面的附著物；(4)沉積Cr毗鄰層，開啟Cr靶在齒輪表面沉積Cr層，使得Cr層與齒輪表面形成強的界面；(5)沉積Cr/WC成分梯度過渡層，同時開啟Cr靶及WC靶，通過控制Cr靶功率的衰減速率及WC靶功率的增加速率形成Cr/WC成分梯度過渡層，使其與Cr層及W_C:H薄膜間均形成強的界面；(6)沉積 W-C: H 薄膜。經檢測，W_C:H薄膜與空間齒輪間的結合強度大于250mN。有益效果本發明的空間用齒輪沉積W_C:H膜的中間過渡層制備方法顯著提高了 W_C:H薄膜與空間齒輪間的結合強度，使其結合強度大于250mN，有效地解決了 W-C:H薄膜與空間齒輪結合狀況差的技術難題，同時也可用于提高W-C:H薄膜與空間精密齒輪、諧波減速器間的
3結合強度。
圖1為本發明的空間用齒輪沉積W_C:H膜的中間過渡層示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例來詳述本發明，但不限于此。實施例1一種空間用齒輪沉積W_C:H膜的中間過渡層制備方法，所述方法步驟如下(1)化學清洗。分別使用石油醚、丙酮、酒精對齒輪進行超聲波清洗，清洗時間為 5min。(2)加熱及抽真空。真空室溫度加熱至120°C，并使得真空度優于2X10_3Pa。(3)等離子體源轟擊清洗。向真空室通入氬氣，開啟等離子體源對齒輪表面進行轟擊清洗，去除齒輪表面的附著物。(4)沉積Cr毗鄰層。向真空室通入氬氣使得真空室壓力在2_4Pa，開啟Cr靶在齒輪表面沉積Cr層，濺射靶功率為5kW，非平衡線圈電流為3A，工件臺偏壓為-30V，沉積時間為 5min。(5)沉積Cr/WC成分梯度過渡層。向真空室通入氬氣使得真空室壓力在2_4Pa，同時開啟Cr靶及WC靶在Cr層上沉積Cr/WC，非平衡線圈電流為3A，工件臺偏壓為-30V，沉積時間為lOmin，Cr靶濺射功率由5kW衰減至0. 5kff, WC靶濺射功率由0. 5kff增加至3kW。(6)沉積 W-C: H 薄膜。得到空間用齒輪沉積W_C:H膜的中間過渡層示意圖如圖1所示經檢測，W_C:H薄膜與空間齒輪間的結合強度大于250mN。本發明包括但不限于以上實施例，凡是在本發明精神的原則之下進行的任何等同替換或局部改進，都將視為在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1. 一種空間用齒輪沉積鎢摻雜含氫類金剛石薄膜的中間過渡層制備方法，其特征在于所述方法步驟如下(1)化學清洗，分別使用石油醚、丙酮、酒精對齒輪進行超聲波清洗；(2)加熱及抽真空，保證中間層沉積時處于設定的溫度和真空范圍內；(3)等離子體源轟擊清洗，向真空室通入氬氣，開啟等離子體源對齒輪表面進行轟擊清洗，去除齒輪表面的附著物；(4)沉積Cr毗鄰層，開啟Cr靶在齒輪表面沉積Cr層，使得Cr層與齒輪表面形成強的界面；(5)沉積Cr/WC成分梯度過渡層，同時開啟Cr靶及WC靶，通過控制Cr靶功率的衰減速率及WC靶功率的增加速率形成Cr/WC成分梯度過渡層，使其與Cr層及鎢摻雜含氫類金剛石薄膜間均形成強的界面；(6)沉積鎢摻雜含氫類金剛石薄膜。
全文摘要
本發明公開了一種空間用齒輪沉積鎢摻雜含氫類金剛石薄膜的中間過渡層制備方法，屬于表面改性領域。所述方法步驟如下(1)化學清洗齒輪；(2)加熱及抽真空；(3)等離子體源轟擊清洗齒輪；(4)沉積Cr毗鄰層；(5)沉積Cr/WC成分梯度過渡層；(6)沉積鎢摻雜含氫類金剛石薄膜。該方法顯著提高了鎢摻雜含氫類金剛石薄膜與空間齒輪間的結合強度，使其結合強度大于250mN，有效地解決了鎢摻雜含氫類金剛石薄膜與空間齒輪結合狀況差的技術難題，同時也可用于提高鎢摻雜含氫類金剛石薄膜與空間精密齒輪、諧波減速器間的結合強度。
文檔編號C23C14/35GK102424949SQ20111039660
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月4日 優先權日2011年12月4日
發明者萬志華, 周暉, 桑瑞鵬, 鄭軍 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所