汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法及汽车传动部件技术

本申请涉及类金刚石涂层领域，具体公开了一种汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法及汽车传动部件。汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法，包括：对汽车传动部件表面进行渗氮处理；在经过渗氮处理的汽车传动部件表面由内而外依次镀制TiN层、Al层以及TiC层，三层构成过渡层；在TiC层上形成类金刚石功能层。汽车传动部件，表面具有类金刚石涂层，所述类金刚石涂层采用上述汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法镀制。本申请所制得的类金刚石涂层具有较高的涂层结合力；本申请通过TiN

【技术实现步骤摘要】
汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法及汽车传动部件


[0001]本申请涉及类金刚石涂层的领域，更具体地说，它涉及一种汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法及汽车传动部件。

技术介绍

[0002]在汽车领域中，由于传动轴、凸轮、连杆等汽车关键传动部件长期使用在重载荷、高磨损等苛刻环境中，故这些金属零部件的表面磨损严重，常会引起表面损伤失效，大大降低了汽车传动部件的使用寿命。类金刚石（DLC）是一种以sp3和sp2键的形式结合生成的亚稳态材料，其具有摩擦系数低、硬度高、耐磨性好的优点，将其通过表面涂层技术镀制在汽车的传动部件表面，有利于提高汽车传动部件的使用寿命，改善了其使用性，降低了使用成本。
[0003]不过，由于类金刚石和汽车传动部件的材质（如钢材）物理、化学性能相差较大，不仅无法形成有效的键合，且硬度较低的汽车传动部件也无法对类金刚石起到支撑的作用。故类金刚石涂层与汽车传动部件的结合力较低，限制了类金刚石涂层的作用发挥。
[0004]相关技术中，先对汽车传动部件的表面进行渗氮处理，提高汽车传动部件表面的硬度，以给予类金刚石涂层更好的支撑。同时在类金刚石层和汽车传动部件的渗氮表面之间设置过渡层，该过渡层为TiN层，可以减少界面物理、化学性能的突变，降低了类金刚石层和汽车传动部件之间的应力，从而达到提高类金刚石层和汽车传动部件之间结合力的目的。
[0005]然而，随着现代工业的发展和社会的进步，对汽车传动部件的耐磨性和使用寿命提出了更高的要求；因此也对过渡层提出了更高的要求，要求过渡层能更加有效地提高类金刚石涂层的涂层结合力。

技术实现思路

[0006]为了能更加有效地提高类金刚石涂层的涂层结合力，本申请提供一种汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法及汽车传动部件。
[0007]第一方面，提供了一种汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法，采用如下的技术方案：汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法，包括：对汽车传动部件表面进行渗氮处理；在经过渗氮处理的汽车传动部件表面由内而外依次镀制TiN层、Al层以及TiC层，三层构成过渡层；在TiC层上形成类金刚石功能层，其工作温度不低于680℃。
[0008]通过采用上述技术方案，TiN层的成分与汽车传动部件经渗氮后的表面的成分有类似之处，故TiN层和汽车传动部件渗氮表面之间的结合相对较为稳固；同时，相比于TiN层，TiC层与类金刚石功能层的成分更为相近，故TiC层与类金刚石功能层有望获得更加稳
固的结合性；另外，Al层位于TiN层和TiC层之间，由于铝的熔点较低，故其在类金刚石功能层的形成时，会由于高温而熔融并与TiN层和TiC层融合，从而使得TiN层和TiC层之间具有稳固的连接。因此通过TiN
‑
Al
‑
TiC过渡层的设置，有利于提高类金刚石功能层与汽车传动部件之间的结合性，从而提高了类金刚石涂层的涂层结合力，有利于类金刚石涂层更有效地发挥作用。
[0009]可选的，通过磁控溅射的方法在经过渗氮处理的汽车传动部件表面镀制TiN层；其中：采用氩气为工作气体，采用氮气为反应气体，并控制氮气流量为50
‑
100sccm；采用钛靶为靶材，并控制靶材电流为5
‑
10A；控制工作压力为0.3
‑
0.6Pa，工作温度为200
‑
400℃，基材负偏压为50
‑
200V；控制镀制时间为15
‑
30min。
[0010]通过采用上述技术方案，能够有效地在汽车传动部件表面镀制TiN层，从而有利于获得涂层结合力好的类金刚石涂层。并且，氮气流量的提高能够为体系提供更多的可供反应的氮，从而有利于TiN层的形成；基材负偏压的增加能够加强离子的轰击效果，有利于形成的TiN层更规整；但是过高的基材负偏压会导致离子冲击过强，从而使TiN层产生缺陷。
[0011]可选的，通过磁控溅射的方法在所述TiN层上镀制Al层；其中：采用氩气为工作气体，采用铝靶为靶材，并控制靶材电流为1
‑
5A；控制工作压力为0.3
‑
0.9Pa，工作温度为200
‑
400℃，基材负偏压为50
‑
80V；控制镀制时间为5
‑
10min。
[0012]通过采用上述技术方案，能够在TiN层上镀制性能理想的Al层，为最终获得理想的类金刚石涂层提供了必要条件。并且，镀制时间的延长有利于Al层占比的增加，对于提高TiN层和TiC层之间的结合性有积极的意义。
[0013]可选的，通过磁控溅射的方法在所述Al层上镀制TiC层；其中：采用氩气为工作气体，采用甲烷为反应气体，并控制甲烷流量为10
‑
30sccm；采用钛靶为靶材，并控制靶材电流为3
‑
8A；控制工作压力为0.5
‑
1.0Pa，工作温度为200
‑
400℃，基材负偏压为40
‑
120V；控制镀制时间为15
‑
30min。
[0014]通过采用上述技术方案，TiC层能顺利地在Al层上镀制，从而有利于获得性能理想的类金刚石涂层。
[0015]可选的，采用等离子体增强化学气相沉积的方法在所述TiC层上形成类金刚石功能层；其中：采用氩气为工作气体，采用乙炔为反应气体，控制氩气和乙炔的流量比为(0.5
‑
0.8) ：1；控制工作压力为1.5
‑
2.5Pa，工作温度为680
‑
720℃，基材负偏压为700
‑
900V；控制镀制时间为60
‑
120min。
[0016]通过采用上述技术方案，可以在TiC层上镀制性能理想的类金刚石功能层，这是获得理想性能的类金刚石涂层的必要条件。
[0017]可选的，在所述TiC层上形成类金刚石功能层时，控制乙炔的流量为250
‑
350sccm。
[0018]可选的，采用离子渗氮的方法对汽车传动部件表面进行渗氮处理；其中：采用氩气为工作气体，采用氮气为反应气体，控制氩气和氮气的流量比为(1
‑
3) ：1；控制工作压力为0.2
‑
0.4Pa，工作温度为450
‑
550℃，基材负偏压为600
‑
900V；控制镀制时间为60
‑
120min。
[0019]通过采用上述技术方案，在汽车传动部件表面进行渗氮处理，由于氮原子可以与汽车传动部件的表面成分形成力学性能很好的氮化物，又不引起明显的材料脆性，故渗氮
处理有利于提高汽车传动部件的硬度，给予类金刚石涂层足够的支撑，提高汽车传动部件和类金刚石涂层的结合性。
[0020]可选的，其特征在于：在汽车传动部件表面进行渗氮处理之前，对汽车传动部件表面进行离子溅射清洁；其中，采用氩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法，其特征在于：包括：对汽车传动部件表面进行渗氮处理；在经过渗氮处理的汽车传动部件表面由内而外依次镀制TiN层、Al层以及TiC层，三层构成过渡层；在TiC层上形成类金刚石功能层，其工作温度不低于680℃。2.根据权利要求1所述的汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法，其特征在于：通过磁控溅射的方法在经过渗氮处理的汽车传动部件表面镀制TiN层；其中：采用氩气为工作气体，采用氮气为反应气体，并控制氮气流量为50
‑
100sccm；采用钛靶为靶材，并控制靶材电流为5
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10A；控制工作压力为0.3
‑
0.6Pa，工作温度为200
‑
400℃，基材负偏压为50
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200V；控制镀制时间为15
‑
30min。3.根据权利要求2所述的汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法，其特征在于：通过磁控溅射的方法在所述TiN层上镀制Al层；其中：采用氩气为工作气体，采用铝靶为靶材，并控制靶材电流为1
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5A；控制工作压力为0.3
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0.9Pa，工作温度为200
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400℃，基材负偏压为50
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80V；控制镀制时间为5
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10min。4.根据权利要求3所述的汽车传动部件表面镀制类金刚石涂层的方法，其特征在于：通过磁控溅射的方法在所述Al层上镀制TiC层；其中：采用氩气为工作气体，采用甲烷为反应气体，并控制甲烷流量为10
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30sccm；采用钛靶为靶材，并控制靶材电流为3
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8A；控制工作压力为0.5
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1.0Pa，工作温度为200
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400℃，基材负偏压为40
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【专利技术属性】
技术研发人员：龙丹，林勇刚，王立利，
申请(专利权)人：科汇纳米技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：