本發(fā)明涉及涂層材料制備，尤其涉及一種液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、液壓元件在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用極為廣泛，它們?cè)诟鞣N機(jī)械系統(tǒng)中扮演著傳動(dòng)和控制的角色。在液壓元件內(nèi)部以及同一系統(tǒng)的液壓元件之間，存在著許多摩擦副，這些摩擦副是指相互接觸并相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面對(duì)。摩擦副之間的潤(rùn)滑油膜能夠減少接觸表面的摩擦和磨損、散熱、吸收沖擊和振動(dòng)，從而保護(hù)液壓元件，延長(zhǎng)其使用壽命。然而，當(dāng)液壓元件在重載條件下工作時(shí)，由于溫度升高、油液粘度下降，或者是重載沖擊，油膜很容易破裂，導(dǎo)致摩擦副之間的直接接觸，引起劇烈磨損和快速失效。
2、類金剛石涂層(diamond-like?coatings，dlc)以其卓越的機(jī)械、化學(xué)和摩擦學(xué)性能而聞名，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化學(xué)、生物、車輛等領(lǐng)域。類金剛石涂層的獨(dú)特結(jié)構(gòu)以sp2和sp3碳鍵的混合物為特征，提供了硬度和彈性的最佳平衡，能夠有效減少移動(dòng)機(jī)械組件中的摩擦和磨損，從而顯著延長(zhǎng)部件的使用壽命。在液壓元件上應(yīng)用類金剛石涂層能夠顯著提高摩擦副在油膜破裂情況下的耐磨性，但是也存在著不小的局限性，例如殘余應(yīng)力高、對(duì)鐵基體的附著力不佳以及與液壓油的反應(yīng)性不足，不利于對(duì)液壓元件摩擦副的持久保護(hù)。
3、因此，亟需一種對(duì)鐵基體附著力強(qiáng)、與液壓油反應(yīng)性好，且能在潤(rùn)滑油膜破裂的情況下顯著且持續(xù)地降低摩擦副表面摩擦磨損的涂層。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種對(duì)鐵基體附著力強(qiáng)、與液壓油反應(yīng)性好，且能在潤(rùn)滑油膜破裂的情況下顯著且持續(xù)地降低摩擦副表面摩擦磨損的涂層。
2、本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供該涂層材料的制備方法。
3、本發(fā)明上述技術(shù)目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層的制備方法，該方法包括以下步驟：
4、s1，對(duì)基體進(jìn)行預(yù)處理；
5、s2，在cr靶和惰性保護(hù)氣體條件下，采用磁控濺射法在基體外側(cè)沉積cr底層；
6、s3，在c靶、cr靶和惰性保護(hù)氣體條件下，采用磁控濺射法在cr底層外側(cè)沉積cr/c梯度層；
7、s4，在c靶、cr靶、w靶和惰性保護(hù)氣體條件下，采用磁控濺射法在cr/c梯度層外側(cè)沉積w/c梯度層；
8、s5，在c靶、cr靶、w靶和惰性保護(hù)氣體條件下，采用磁控濺射法在w/c梯度層外側(cè)沉積w-dlc頂層。
9、進(jìn)一步地，步驟s1具體為：在惰性保護(hù)氣體條件下，先利用陽(yáng)極層離子源轟擊基體進(jìn)行清洗，再抽真空以清除雜離子，而后再次用陽(yáng)極層離子源轟擊基體進(jìn)行復(fù)清洗；
10、進(jìn)一步地，抽真空以清除雜離子的步驟具體為：抽真空300s，清除雜離子，最后60s將惰性保護(hù)氣體流量從0升高到30-60sccm。
11、進(jìn)一步地，步驟s1-步驟s5中，基體轉(zhuǎn)速均保持在2-6rpm。
12、進(jìn)一步地，步驟s2、-步驟s5中磁控濺射法所用的1、2、3、4號(hào)靶材分別為純度為99％的c靶、cr靶、c靶、w靶。
13、進(jìn)一步地，步驟s1中，偏壓穩(wěn)定值為300-600v，清洗時(shí)偏壓調(diào)整時(shí)間為40-80s；
14、步驟s2中，偏壓穩(wěn)定值為40-80v，偏壓調(diào)整時(shí)間為100-150s；
15、步驟s3-步驟s5中，偏壓穩(wěn)定值均保持40-80v。
16、進(jìn)一步地，步驟s1中，清洗時(shí)惰性保護(hù)氣體流量為30-60sccm；
17、步驟s2-步驟s5中，惰性保護(hù)氣體流量為20-40sccm。
18、進(jìn)一步地，步驟s1-步驟s5中，惰性保護(hù)氣體選自ne、he或ar中的一種或多種。
19、進(jìn)一步地，步驟s2中，cr靶功率升至2-4kw；
20、步驟s3中，c靶功率升至2-3kw，cr靶功率降至0.1kw；
21、步驟s4中，cr靶功率變?yōu)?.05kw，w靶功率升至0.5-1.5kw。
22、進(jìn)一步地，步驟s1中，清洗和復(fù)清洗時(shí)間均為750-1000s；
23、步驟s2中，沉積時(shí)間為200-300s；
24、步驟s3中，沉積時(shí)間為1500-2000s；
25、步驟s4中，沉積時(shí)間為80-150s；
26、步驟s5中，沉積時(shí)間為4800-6000s。
27、作為一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層，采用前述的制備方法制備得到，該涂層包括在基體外側(cè)通過(guò)磁控濺射法依次沉積cr底層、cr/c梯度層、w/c梯度層和w-dlc頂層得到。
28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
29、(1)本發(fā)明的液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層由cr底層、cr/c梯度層、w/c梯度層和w-dlc頂層組成，制備cr/c梯度層時(shí)通過(guò)逐漸降低cr靶功率、提高c靶功率實(shí)現(xiàn)cr、c元素的梯度漸變過(guò)渡，制備w/c梯度層時(shí)通過(guò)逐漸提高w靶功率實(shí)現(xiàn)w、c元素的梯度漸變過(guò)渡。這種梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得基體和涂層之間的硬度和彈性模量等機(jī)械性能過(guò)渡均勻，提高了涂層和基體在受載工況下的變形協(xié)調(diào)性，以避免出現(xiàn)分層剝落的現(xiàn)象，從而大幅度提升涂層和基體之間的結(jié)合強(qiáng)度。
30、(2)涂層中摻雜的w元素在制備w/c過(guò)渡層和w-dlc頂層的時(shí)候會(huì)與c元素形成wc，在液壓元件實(shí)際工作過(guò)程中會(huì)與o元素形成wo3，wo3和wc形成的納米團(tuán)簇可改善整體涂層的微觀結(jié)構(gòu)完整性。這些團(tuán)簇不僅增強(qiáng)了附著力，還有助于提高涂層在極端條件下的整體耐久性和性能。
31、(3)涂層中摻雜的w元素形成的wo3因其部分填充的d軌道能夠參與電子轉(zhuǎn)移過(guò)程而具有很強(qiáng)的催化活性，可以有益地改善涂層與潤(rùn)滑劑的反應(yīng)性，促進(jìn)涂層表面形成化學(xué)反應(yīng)膜?；瘜W(xué)反應(yīng)膜能夠在混合潤(rùn)滑狀態(tài)的局部接觸部位和油膜完全破裂后的邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下持續(xù)降低摩擦副間直接接觸的摩擦磨損程度，延長(zhǎng)液壓元件的使用壽命。
1.一種液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層的制備方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟s1具體為：在惰性保護(hù)氣體條件下，先利用陽(yáng)極層離子源轟擊基體進(jìn)行清洗，再抽真空以清除雜離子，而后再次用陽(yáng)極層離子源轟擊基體進(jìn)行復(fù)清洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟s1-s5中，基體轉(zhuǎn)速均保持在2-6rpm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層的制備方法，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層的制備方法，其特征在于：抽真空以清除雜離子的步驟具體為：抽真空300s，清除雜離子，最后60s將惰性保護(hù)氣體流量從0升高到30-60sccm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層的制備方法，其特征在于：
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層的制備方法，其特征在于：惰性保護(hù)氣體選自ne、he或ar中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層的制備方法，其特征在于：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層的制備方法，其特征在于：
10.一種液壓元件用自反應(yīng)潤(rùn)滑涂層，其特征在于：該涂層包括在基體外側(cè)依次通過(guò)磁控濺射法沉積得到的cr底層、cr/c梯度層、w/c梯度層和w-dlc頂層。