的工藝參數即磁控濺射鈦靶和磁控濺射硅靶的具體的工藝參數為:非平衡線圈電流控制為3A，工件臺偏壓控制為-50V，鈦靶初始功率控制為4KW并且衰減速率為200W/min，硅靶增加速率控制為100W/min，硅靶最終功率控制為2KW/min，磁控濺射鈦靶和磁控濺射硅靶的時間為32min，得到在表面依次結合有鈦層以及厚度為0.4 μ m鈦和硅梯度過渡層的航天器運動部件基體I (齒輪)；
F)沉積類金剛石鍍膜層4，開啟硅靶，在步驟E)所述的鈦和硅梯度過渡層2的表面形成由摻硅類金剛石膜層充任的類金剛石鍍膜層4，在開啟硅靶的同時向步驟E)所述的真空濺射鍍膜機中引入氬氣和乙炔氣體，氬氣的流量為200SCCm，乙炔氣體的流量為lOOsccm，摻硅類金剛石膜層形成于所述鈦和硅梯度過渡層的表面的工藝參數為:非平衡線圈電流控制為2A，工件臺偏壓控制為-100V，沉積時間控制為120min，摻硅類金剛石膜層的厚度為1.2 μπι，得到在表面依次結合有由鈦層充當的基底層2、由鈦和硅梯度過渡層充當的梯度過渡層3以及由摻硅類金剛石膜層充當的類金剛石鍍膜層4的航天器運動部件基體I (本實施例為齒輪)。
【主權項】
1.一種航天器運動部件表面的摻硅類金剛石膜層，包括在使用狀態下結合到航天器運動部件基體(I)的表面的基底層(2)、結合于基底層(2)的表面的梯度過渡層(3)和結合于梯度過渡層(3)的表面的類金剛石鍍膜層(4)，其特征在于:所述的基底層(2)為鈦層，所述的梯度過渡層(3)為鈦和硅梯度過渡層，所述的類金剛石鍍膜層(4)為摻硅類金剛石膜層O2.根據權利要求1所述的航天器運動部件表面的摻硅類金剛石膜層，其特征在于所述的鈦層的厚度小于所述的鈦和硅梯度過渡層的厚度，而鈦和硅梯度過渡層的厚度小于所述摻硅類金剛石膜層的厚度。3.根據權利要求1或2所述的航天器運動部件表面的摻硅類金剛石膜層，其特征在于所述鈦層的厚度為0.08-0.12 μm ;所述的鈦和硅梯度過渡層的厚度為0.3-0.5 ym ;所述的摻娃類金剛石膜層的厚度為1-5 μπι。4.一種如權利要求1所述的航天器運動部件表面的摻硅類金剛石膜層結合到航天器運動部件表面的方法，其特征在于包括以下步驟: Α)清洗，先后采用不同的清洗介質并且利用超聲波清洗裝置對航天器運動部件基體(I)的表面依次進行超聲波清洗，得到清潔基體； B)加熱并抽真空，將由步驟Α)得到的清潔基體引入真空濺射鍍膜機中并且在加熱狀態下抽真空，控制加熱的溫度和控制抽真空的真空度； C)再次清洗，向由步驟B)中所述的真空濺射鍍膜機中引入氬氣并開啟等離子體源對處于抽真空狀態的所述清潔基體表面進行轟擊清洗，控制等離子體源的電流和電壓以及控制轟擊清洗的時間，得到轟擊清洗基體； D)沉積基底層(2)，向步驟C)所述的真空濺射鍍膜機中通入氬氣并在真空度處于1-1Pa的狀態下開啟濺射鈦鈀，在所述轟擊清洗基體表面沉積鈦層，并且控制沉積鈦層的工藝參數，得到表面結合有以鈦層為基底層(2)的航天器運動部件基體(I); Ε)沉積梯度過渡層(3)，向步驟D)所述真空濺射鍍膜機中引入氬氣，并且控制氬氣的流量，同時開啟磁控濺射鈦靶和磁控濺射硅靶，對由步驟D)所述的鈦層的表面沉積鈦和硅梯度過渡層，并且控制磁控濺射鈦靶和磁控濺射硅靶的工藝參數，得到在表面依次結合有鈦層以及鈦和硅梯度過渡層的航天器運動部件基體(I); F)沉積類金剛石鍍膜層(4)，開啟硅靶，在步驟Ε)所述的鈦和硅梯度過渡層的表面形成摻硅類金剛石膜層，并且在開啟硅靶的同時向步驟Ε)所述的真空濺射鍍膜機中引入氬氣和乙炔氣體，控制氬氣和乙炔氣體的流量以及控制摻硅類金剛石膜層形成于所述鈦和硅梯度過渡層的表面的工藝參數，得到在表面依次結合有由鈦層充當的基底層(2)、由鈦和硅梯度過渡層充當的梯度過渡層(3)和由摻硅類金剛石膜層充當的類金剛石鍍膜層(4)的航天器運動部件基體(I)。5.根據權利要求4所述的航天器運動部件表面的摻硅類金剛石膜層結合到航天器運動部件表面的方法，其特征在于步驟Α)中所述的不同的清洗介質依次為石油醚、丙酮以及無水乙醇，所述的不同清洗介質的超聲波清洗的時間各為4-6min。6.根據權利要求4所述的航天器運動部件表面的摻硅類金剛石膜層結合到航天器運動部件表面的方法，其特征在于步驟B)中所述的控制加熱溫度是將加熱溫度控制為90-100°C ;所述的控制抽真空的真空度是將抽真空的真空度控制為2X10-3-5X10_4Pa。7.根據權利要求4所述的航天器運動部件表面的摻硅類金剛石膜層結合到航天器運動部件表面的方法，其特征在于步驟C)中所述的氬氣的引入流量為200-300sCCm ;所述的控制等離子體源的電流是將等離子體源的電流控制為28-32A ;所述的控制等離子體源的電壓是將等離子體源的電壓控制為-450?-550V ;所述的控制轟擊清洗的時間是將轟擊清洗的時間控制為25-35min。8.根據權利要求4所述的航天器運動部件表面的摻硅類金剛石膜層結合到航天器運動部件表面的方法，其特征在于步驟D)中所述的控制沉積鈦層的工藝參數是指:濺射鈦靶的功率控制在4KW、非平衡線圈的電流控制為2A、電壓處于-50V的偏壓狀態和濺射鈦靶的時間控制為lOmin。9.根據權利要求4所述的航天器運動部件表面的摻硅類金剛石膜層結合到航天器運動部件表面的方法，其特征在于步驟E)中所述的控制氬氣的流量是將氬氣的流量控制為lOOsccm，所述的控制磁控濺射鈦靶和磁控濺射硅靶的工藝參數是指:非平衡線圈電流控制為3A，工件臺偏壓控制為-50V，鈦靶初始功率控制為4KW并且衰減速率為200W/min，硅靶增加速率控制為100W/min，最終功率控制為2KW/min，磁控濺射鈦靶和磁控濺射硅靶的時間為 28_32min。10.根據權利要求4所述的航天器運動部件表面的摻硅類金剛石膜層結合到航天器運動部件表面的方法，其特征在于步驟F)中所述的控制氬氣和乙炔氣體的流量是將氬氣和乙炔氣體的流量分別控制為200sccm和10sccm ;所述的控制娃摻雜金剛石膜層形成于鈦和硅梯度過渡層的表面的工藝參數是指:非平衡線圈電流控制為2A，工件臺偏壓控制為-100V，沉積時間控制為120min。
【專利摘要】一種航天器運動部件表面的摻硅類金剛石膜層以及結合到航天器運動部件表面的方法，屬于金屬零部件表面保護材料領域。包括基底層、結合于基底層表面的梯度過渡層和結合于梯度過渡層表面的類金剛石鍍膜層，特點：基底層為鈦層，梯度過渡層為鈦和硅梯度過渡層，類金剛石鍍膜層為摻硅類金剛石膜層。步驟：對航天器運動部件基體的表面進行超聲波清洗；將得到的清潔基體引入真空濺射鍍膜機中且在加熱狀態下抽真空；對清潔基體表面進行轟擊清洗；在轟擊清洗基體表面沉積鈦層；對鈦層的表面沉積鈦和硅梯度過渡層；在鈦和硅梯度過渡層的表面形成摻硅類金剛石膜層。具有良好的潤滑和耐磨性，提高運動的可靠、穩定性和延長壽命；步驟簡練、工藝參數易控。
【IPC分類】C23C14/35, C23C14/14, C23C14/06
【公開號】CN104894513
【申請號】CN201510172947
【發明人】周暉, 鄭軍, 楊拉毛草, 萬志華, 桑瑞鵬, 耿飛, 沈志晨, 惠進德
【申請人】江蘇惠豐潤滑材料股份有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年4月13日