【技术实现步骤摘要】
一种高硬度自润滑多层薄膜及制备方法
[0001]本专利技术涉及高温耐磨损涂层
，具体涉及一种高硬度自润滑多层薄膜及其制备方法。
技术介绍
[0002]作为装备制造业的关键零部件的钢铁基材料，如M2、M35高速钢或不锈钢等，任何一种传动或转动都涉及摩擦，而摩擦特性、特别是润滑特性不仅决定了零部件、设备的服役时间，更重要的是将影响装备的整体性能和运行质量。鉴于现代高技术装备使用条件越来越复杂，对于高温润滑涂层的要求越来越高，且对高可靠性及长寿命等方面的要求日益苛刻，急需研究新型高硬度与自润滑同时存在的耐磨薄膜来满足其服役条件下的环境适应性和稳定性，延长关键零部件的使用寿命。
[0003]目前高硬度自润滑涂层是高技术装备发展面临的关键技术难题，以各类高性能航空发动机等为代表的高温机械，在实际应用中，均要求实现从室温至高温的连续运转。通过表面改性，在保证表面涂层硬度的前提下，经济的获得低摩擦、润滑效果良好的结构薄膜材料，提升材料、零部件表面的摩擦学性能，更好的提升装备的整体使用性能和服役时间。在众多的镀膜技术中，磁过滤...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高硬度自润滑多层薄膜，其特征在于：由基体表面向外依次为TiC层、TiCN层为连续过渡层、TiAlN层和CuTiSiC层复合形成的高硬度耐磨层，耐磨层表面覆有Mo/CaF2/BaF2/C复合自润滑层，以及最表面的玻璃涂层，所述玻璃涂层是由玻璃粉与去离子水配制成的料浆旋涂形成，玻璃粉按照重量比重由SiO2、Na2O、CaO和NaSiO3组成。2.如权利要求1所述的一种高硬度自润滑多层薄膜，其特征在于：所述玻璃粉各组分按照质量比重为60~75%SiO2、15~20%Na2O、5~12%CaO和5~12%NaSiO3组成。3.如权利要求1或2所述的一种高硬度自润滑多层薄膜，其特征在于：所述TiC层厚度为100~150nm，TiCN层厚度为100~150nm，所述TiAlN层厚度为300~400nm，所述CuTiSiC层厚度为500~600nm；所述Mo/CaF2/BaF2/C复合层厚度为1~2μm，玻璃涂层厚度为1~2μm。4.一种如权利要求3所述的高硬度自润滑多层薄膜的制备方法，其特征在于：采用磁过滤阴极真空弧源多弧离子镀在热处理以后的金属基体表面依次制备TiC、TiCN的连续过渡层， TiAlN层和CuTiSiC层，然后采用将Mo粉、BaF2粉、CaF2粉和C粉混合制备成复合粉末，通过等离子喷涂制备出Mo/CaF2/BaF2/C自润滑层，最后旋涂一层玻璃涂层。5.如权利要求4所述的一种高硬度自润滑多层薄膜的制备方法，其特征在于：所述复合粉末是按照质量比例关系Mo:BaF2:CaF2:C=1.5~2:3:1.5:8将Mo粉、BaF2粉、CaF2粉和C粉混合，加入聚乙烯醇混合搅拌成混合溶液，在350~380℃下对混合溶液进行焙烧，然后升温至950~1000℃持续烧结1.5~2h，将烧结后形成的块体进行破碎、研磨和过筛，得粒径在10~100nm的复合粉末。6.如权利要求4或5所述的一种高硬度自润滑多层薄膜的制备方法，其特征在于：所述玻璃涂层是将制备了Mo/CaF2/BaF2/C复合自润滑层的金属基体加热至220～280℃并保温30~40min，保持该温度下，将玻璃粉料浆以4000rpm速率在上述涂层表面旋涂30~40s，制备得玻璃涂层。7.如权利要求4
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6任一项所述的一种高硬度自润滑多层薄膜的制备方法，其特征在于：所述玻璃粉料浆是将上述SiO2、Na2O、CaO和NaSiO3混合后进行球磨，球磨过程中以无水乙醇作为助磨剂；然后将混合均匀后的粉末加热熔化形成玻璃熔体；再将玻璃熔体进行水淬急冷得到玻璃颗粒或玻璃晶须，使用行星球磨机对玻璃颗粒或玻璃晶须进行行星式球磨，得到玻璃粉；最后将玻璃粉与去离子水均匀混合，得到玻璃粉末料浆。8.如权利要求7所述的一种高硬度自润滑多层薄膜的制备方法，其特征在于：所述加热熔化是先以8～10℃/min的升温速率升温至 600℃，再以4～6℃/min的升温速率升温至1000℃，然后保温至熔体均匀澄清透明化。9.如权利要求4
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8任一项所述的一种高硬度自润滑多层薄膜的制备方法，其特征在于：所述金属基体为M2、M35高速钢或不锈钢中的一种，为保证基底与涂层...
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