航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层以及结合到航天器运动部件表面的方法_2

文档序号:8918054阅读:来源:国知局
渡层3和结合于梯度过渡层3外的类金刚石镀膜层4。这里所提及的航天器运动部件基体I并非限于例举的如轴承、涡轮蜗杆、谐波减速器和齿轮,等等。
[0019]作为本发明提供的技术方案的技术要点:前述的基底层2为厚度0.08-0.12 μπι的钛层;前述的梯度过渡层3为厚度0.3-0.5 μπι的钛和硅梯度过渡层;前述的类金刚石镀膜层4为厚度1-5 μπι的掺硅类金刚石膜层。
[0020]实施例1:
Α)清洗,先后采用石油醚、丙酮以及无水乙醇并且利用超声波清洗装置对航天器运动部件基体I的范畴的轴承的表面(轴承内、外圈及滚珠的表面)依次进行超声波清洗,具体是:先用石油醚清洗5min,再依次用丙酮和无水乙醇各清洗5min,得到清洁基体;
B)加热并抽真空,将由步骤A)得到的清洁基体引入真空溅射镀膜机中并且在90°C下抽真空至2 X KT3Pa ;
C)再次清洗,向由步骤B)中所述的真空溅射镀膜机中引入氩气并开启等离子体源对处于抽真空状态的清洁基体表面进行轰击清洗,其中:氩气的流量为250sccm,等离子体源的电流为28A,等离子体源的电压为-500V,轰击清洗的时间为30min,得到轰击清洗基体;
D)沉积基底层2,向步骤C)所述的真空溅射镀膜机中通入氩气并在真空度处于KT1Pa的状态下开启溅射钛靶,在由步骤C)得到的轰击清洗基体表面沉积厚度为0.1 μ m钛层,本步骤中沉积钛层的工艺参数控制为:溅射钛靶的功率控制为4KW、非平衡线圈的电流控制为2A、电压处于-50V的偏压状态以及溅射钛靶的时间为lOmin,得到表面结合有以钛层为基底层2的航天器运动部件基体1,即得到表面结合有以钛层为基底层2的轴承(包括内、夕卜圆和滚珠);
E)沉积梯度过渡层3,向步骤D)所述真空溅射镀膜机中引入氩气,氩气的流量为lOOsccm,开启磁控溅射钛靶和磁控溅射硅靶,对由步骤D)所述的钛层的表面沉积钛和硅梯度过渡层,具体的工艺参数即磁控溅射钛靶和磁控溅射硅靶的具体的工艺参数为:非平衡线圈电流控制为3A,工件台偏压控制为-50V,钛靶初始功率控制为4KW并且衰减速率为200W/min,硅靶增加速率控制为100W/min,硅靶最终功率控制为2KW/min,磁控溅射钛靶和磁控溅射硅靶的时间为28min,得到在表面依次结合有钛层以及厚度为0.3 ym钛和硅梯度过渡层的航天器运动部件基体I (轴承);
F)沉积类金刚石镀膜层4,开启硅靶,在步骤E)所述的钛和硅梯度过渡层2的表面形成由掺硅类金刚石膜层充任的类金刚石镀膜层4,在开启硅靶的同时向步骤E)所述的真空溅射镀膜机中引入氩气和乙炔气体,氩气的流量为200SCCm,乙炔气体的流量为lOOsccm,掺硅类金刚石膜层形成于所述钛和硅梯度过渡层的表面的工艺参数为:非平衡线圈电流控制为2A,工件台偏压控制为-100V,沉积时间控制为120min,掺硅类金刚石膜层的厚度为3 μπι,得到在表面依次结合有由钛层充当的基底层2、由钛和硅梯度过渡层充当的梯度过渡层3以及由掺硅类金刚石膜层充当的类金刚石镀膜层4的航天器运动部件基体I (本实施例为轴承)。
[0021]实施例2:
Α)清洗,先后采用石油醚、丙酮以及无水乙醇并且利用超声波清洗装置对航天器运动部件基体I的范畴的涡轮的表面依次进行超声波清洗,具体是:先用石油醚清洗4min,再依次用丙酮和无水乙醇各清洗4min,得到清洁基体;
B)加热并抽真空,将由步骤A)得到的清洁基体引入真空溅射镀膜机中并且在100°C下抽真空5 X 10 4Pa ;
C)再次清洗,向由步骤B)中所述的真空溅射镀膜机中引入氩气并开启等离子体源对处于抽真空状态的清洁基体表面进行轰击清洗,其中:氩气的流量为200sccm,等离子体源的电流为30A,等离子体源的电压为-550V,轰击清洗的时间为25min,得到轰击清洗基体;
D)沉积基底层2,向步骤C)所述的真空溅射镀膜机中通入氩气并在真空度处于KT1Pa的状态下开启溅射钛靶,在由步骤C)得到的轰击清洗基体表面沉积厚度为0.12 μ m钛层,本步骤中沉积钛层的工艺参数控制为:溅射钛靶的功率控制为4KW、非平衡线圈的电流控制为2A、电压处于-50V的偏压状态以及溅射钛靶的时间为lOmin,得到表面结合有以钛层为基底层2的航天器运动部件基体1,即得到表面结合有以钛层为基底层2的涡轮;
E)沉积梯度过渡层3,向步骤D)所述真空溅射镀膜机中引入氩气,氩气的流量为10sccm,开启磁控溅射钛靶和磁控溅射硅靶,对由步骤D)所述的钛层的表面沉积钛和硅梯度过渡层,具体的工艺参数即磁控溅射钛靶和磁控溅射硅靶的具体的工艺参数为:非平衡线圈电流控制为3A,工件台偏压控制为-50V,钛靶初始功率控制为4KW并且衰减速率为200W/min,硅靶增加速率控制为100W/min,硅靶最终功率控制为2KW/min,磁控溅射钛靶和磁控溅射硅靶的时间为30min,得到在表面依次结合有钛层以及厚度为0.5 ym钛和硅梯度过渡层的航天器运动部件基体I (涡轮);
F)沉积类金刚石镀膜层4,开启硅靶,在步骤E)所述的钛和硅梯度过渡层2的表面形成由掺硅类金刚石膜层充任的类金刚石镀膜层4,在开启硅靶的同时向步骤E)所述的真空溅射镀膜机中引入氩气和乙炔气体,氩气的流量为200SCCm,乙炔气体的流量为lOOsccm,掺硅类金刚石膜层形成于所述钛和硅梯度过渡层的表面的工艺参数为:非平衡线圈电流控制为2A,工件台偏压控制为-100V,沉积时间控制为120min,掺硅类金刚石膜层的厚度为5 μπι,得到在表面依次结合有由钛层充当的基底层2、由钛和硅梯度过渡层充当的梯度过渡层3以及由掺硅类金刚石膜层充当的类金刚石镀膜层4的航天器运动部件基体I (本实施例为涡轮)。
[0022]实施例3:
A)清洗,先后采用石油醚、丙酮以及无水乙醇并且利用超声波清洗装置对航天器运动部件基体I的范畴的齿轮的表面依次进行超声波清洗,具体是:先用石油醚清洗6min,再依次用丙酮和无水乙醇各清洗6min,得到清洁基体;
B)加热并抽真空,将由步骤A)得到的清洁基体引入真空溅射镀膜机中并且在90°C下抽真空 3.5 X 10 4Pa ;
C)再次清洗,向由步骤B)中所述的真空溅射镀膜机中引入氩气并开启等离子体源对处于抽真空状态的清洁基体表面进行轰击清洗,其中:氩气的流量为300sccm,等离子体源的电流为32A,等离子体源的电压为-450V,轰击清洗的时间为35min,得到轰击清洗基体;
D)沉积基底层2,向步骤C)所述的真空溅射镀膜机中通入氩气并在真空度处于KT1Pa的状态下开启溅射钛靶,在由步骤C)得到的轰击清洗基体表面沉积厚度为0.08 μ m钛层,本步骤中沉积钛层的工艺参数控制为:溅射钛靶的功率控制为4KW、非平衡线圈的电流控制为2A、电压处于-50V的偏压状态以及溅射钛靶的时间为lOmin,得到表面结合有以钛层为基底层2的航天器运动部件基体1,即得到表面结合有以钛层为基底层2的齿轮;
E)沉积梯度过渡层3,向步骤D)所述真空溅射镀膜机中引入氩气,氩气的流量为lOOsccm,开启磁控溅射钛靶和磁控溅射硅靶,对由步骤D)所述的钛层的表面沉积钛和硅梯度过渡层,具体
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