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32min，得到在表面依次结合有钛层以及厚度为0.4 μ m钛和硅梯度过渡层的航天器运动部件基体I (齿轮)；
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1.2 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 (本实施例为齿轮)。
【主权项】
1.一种航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层，包括在使用状态下结合到航天器运动部件基体(I)的表面的基底层(2)、结合于基底层(2)的表面的梯度过渡层(3)和结合于梯度过渡层(3)的表面的类金刚石镀膜层(4)，其特征在于:所述的基底层(2)为钛层，所述的梯度过渡层(3)为钛和硅梯度过渡层，所述的类金刚石镀膜层(4)为掺硅类金刚石膜层O2.根据权利要求1所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层，其特征在于所述的钛层的厚度小于所述的钛和硅梯度过渡层的厚度，而钛和硅梯度过渡层的厚度小于所述掺硅类金刚石膜层的厚度。3.根据权利要求1或2所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层，其特征在于所述钛层的厚度为0.08-0.12 μm ;所述的钛和硅梯度过渡层的厚度为0.3-0.5 ym ;所述的掺娃类金刚石膜层的厚度为1-5 μπι。4.一种如权利要求1所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层结合到航天器运动部件表面的方法，其特征在于包括以下步骤: Α)清洗，先后采用不同的清洗介质并且利用超声波清洗装置对航天器运动部件基体(I)的表面依次进行超声波清洗，得到清洁基体； B)加热并抽真空，将由步骤Α)得到的清洁基体引入真空溅射镀膜机中并且在加热状态下抽真空，控制加热的温度和控制抽真空的真空度； 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所述清洁基体表面进行轰击清洗，控制等离子体源的电流和电压以及控制轰击清洗的时间，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1-1Pa的状态下开启溅射钛钯，在所述轰击清洗基体表面沉积钛层，并且控制沉积钛层的工艺参数，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(I); Ε)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，并且控制氩气的流量，同时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，并且控制磁控溅射钛靶和磁控溅射硅靶的工艺参数，得到在表面依次结合有钛层以及钛和硅梯度过渡层的航天器运动部件基体(I); F)沉积类金刚石镀膜层(4)，开启硅靶，在步骤Ε)所述的钛和硅梯度过渡层的表面形成掺硅类金刚石膜层，并且在开启硅靶的同时向步骤Ε)所述的真空溅射镀膜机中引入氩气和乙炔气体，控制氩气和乙炔气体的流量以及控制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，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)和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)。5.根据权利要求4所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层结合到航天器运动部件表面的方法，其特征在于步骤Α)中所述的不同的清洗介质依次为石油醚、丙酮以及无水乙醇，所述的不同清洗介质的超声波清洗的时间各为4-6min。6.根据权利要求4所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层结合到航天器运动部件表面的方法，其特征在于步骤B)中所述的控制加热温度是将加热温度控制为90-100°C ;所述的控制抽真空的真空度是将抽真空的真空度控制为2X10-3-5X10_4Pa。7.根据权利要求4所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层结合到航天器运动部件表面的方法，其特征在于步骤C)中所述的氩气的引入流量为200-300sCCm ;所述的控制等离子体源的电流是将等离子体源的电流控制为28-32A ;所述的控制等离子体源的电压是将等离子体源的电压控制为-450?-550V ;所述的控制轰击清洗的时间是将轰击清洗的时间控制为25-35min。8.根据权利要求4所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层结合到航天器运动部件表面的方法，其特征在于步骤D)中所述的控制沉积钛层的工艺参数是指:溅射钛靶的功率控制在4KW、非平衡线圈的电流控制为2A、电压处于-50V的偏压状态和溅射钛靶的时间控制为lOmin。9.根据权利要求4所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层结合到航天器运动部件表面的方法，其特征在于步骤E)中所述的控制氩气的流量是将氩气的流量控制为lOOsccm，所述的控制磁控溅射钛靶和磁控溅射硅靶的工艺参数是指: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，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 28_32min。10.根据权利要求4所述的航天器运动部件表面的掺硅类金刚石膜层结合到航天器运动部件表面的方法，其特征在于步骤F)中所述的控制氩气和乙炔气体的流量是将氩气和乙炔气体的流量分别控制为200sccm和10sccm ;所述的控制娃掺杂金刚石膜层形成于钛和硅梯度过渡层的表面的工艺参数是指: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。
【专利摘要】一种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，属于金属零部件表面保护材料领域。包括基底层、结合于基底层表面的梯度过渡层和结合于梯度过渡层表面的类金刚石镀膜层，特点：基底层为钛层，梯度过渡层为钛和硅梯度过渡层，类金刚石镀膜层为掺硅类金刚石膜层。步骤：对航天器运动部件基体的表面进行超声波清洗；将得到的清洁基体引入真空溅射镀膜机中且在加热状态下抽真空；对清洁基体表面进行轰击清洗；在轰击清洗基体表面沉积钛层；对钛层的表面沉积钛和硅梯度过渡层；在钛和硅梯度过渡层的表面形成掺硅类金刚石膜层。具有良好的润滑和耐磨性，提高运动的可靠、稳定性和延长寿命；步骤简练、工艺参数易控。
【IPC分类】C23C14/35, C23C14/14, C23C14/06
【公开号】CN104894513
【申请号】CN201510172947
【发明人】周晖, 郑军, 杨拉毛草, 万志华, 桑瑞鹏, 耿飞, 沈志晨, 惠进德
【申请人】江苏惠丰润滑材料股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月13日