一种与润滑油摩擦改性添加剂强协同作用的减摩耐磨涂层制造技术

本发明专利技术公开了一种与润滑油摩擦改性添加剂MoDTC强协同作用的耐磨涂层的制备及其应用。所述方法为在基底上沉积硬质耐磨涂层，或通过表面处理、热处理使基底满足一定的力学性能，然后在基底表面沉积Ti

【技术实现步骤摘要】
一种与润滑油摩擦改性添加剂强协同作用的减摩耐磨涂层


[0001]本专利技术涉及减摩耐磨涂层
，尤其涉及一种与润滑油摩擦改性添加剂强协同相互作用的减摩耐磨涂层。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]在机械运动部件表面镀覆减摩耐磨涂层以及使用润滑油可以极大改善机械零部件的摩擦学性能。二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)是一种在润滑油中常用的摩擦改性添加剂。MoDTC在机械运动部件表面形成的减摩摩擦膜的减摩效率受到其组分，尤其是摩擦膜中含Mo化合物比例的影响。摩擦膜中MoS2含量的提高有利于获得更低的摩擦系数，而MoO3或FeMoO4的产生则不利于摩擦系数的降低，且MoO3或FeMoO4在某些条件下会加剧机械运动部件以及表面涂层的磨损。
[0004]MoDTC的分解及其摩擦膜的形成会显著受到机械运动部件服役环境和摩擦副材料的影响，进而影响其分解程度和分解产物的比例。耐磨涂层经成分改性后可以优化涂层表面MoDTC摩擦膜的组成，提高摩擦膜中减摩活性成分MoS2的占比，从而增强减摩耐磨涂层与MoDTC间的协同作用，降低镀覆该涂层的机械运动部件表面的磨损与摩擦。因而，调控减摩耐磨涂层的成分以及与摩擦改性剂MoDTC的协同作用行为是提高镀覆减摩耐磨涂层的机械运动部件油润滑摩擦学性能的有效途径。

技术实现思路

[0005]MoDTC作为一种常用的润滑油摩擦改性添加剂，对于传统的钢铁/钢铁摩擦副有良好的减摩性能，MoDTC摩擦膜可以使钢铁/钢铁摩擦副的摩擦系数降至～0.04。然而MoDTC具有较为复杂的分解过程，容易受到摩擦副表面硬度以及摩擦副表面化学态的影响。其中，镀覆硬质耐磨涂层可以满足摩擦副表面的硬度要求，减少表面磨损，为MoDTC摩擦膜提供稳定附着的表面，且表面高硬度有利于提高MoDTC摩擦膜覆盖率，从而提高MoDTC的减摩效率。然而，MoDTC复杂的分解过程使其与涂层间的相互作用存在不确定性，导致MoDTC减摩效率降低甚至会影响摩擦副的摩擦学性能，例如MoDTC会与类金刚石碳涂层(DLC)产生不利的摩擦化学反应，显著加剧DLC涂层的磨损。针对上述问题，本专利技术提出了一种与MoDTC强协同作用的减摩耐磨涂层。根据实验结果发现，MoDTC与Ti
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O
‑
N涂层有较强的摩擦化学反应相互作用，而且Ti
‑
O
‑
N涂层可以通过摩擦化学作用抑制MoDTC摩擦膜中MoO3/FeMoO4的生成，提高MoDTC摩擦膜中减摩活性成分MoS2的含量从而增强润滑油中摩擦改性添加剂MoDTC的减摩效率。
[0006]为了实现以上技术效果，本申请提供以下技术方案：
[0007]一种减摩耐磨涂层：在基底上沉积硬质涂层或通过表面处理、热处理技术使基底
满足一定的力学性能，然后在基底表面沉积Ti
‑
O
‑
N涂层。
[0008]进一步的，所述硬质耐磨涂层可为硼化物涂层、氮化物涂层、碳化物涂层或其他硬质耐磨涂层等。
[0009]进一步的，所述基底为需要油润滑以降低摩擦磨损的机械零部件。
[0010]进一步的，本申请中沉积的方法为磁控溅射，优选的，所述磁控溅射具体为：使用AlMgB
14
‑
TiB2靶和直流磁控溅射技术在基底上沉积高硬度和弹性模量的Al
‑
Mg
‑
Ti
‑
B硬质层，随后在硬质层表面通过反应磁控溅射技术沉积Ti
‑
O
‑
N活性层。
[0011]进一步的，本申请中实施例所述在基底上沉积Al
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Mg
‑
Ti
‑
B硬质层的方法为：使用AlMgB
14
‑
TiB2靶在氩气气氛下进行直流磁控溅射；磁控溅射所用参数为：背景真空≤3
×
10
‑4Pa，靶材功率120W，溅射时间120
‑
180min，溅射气压为0.3
‑
0.8Pa，通入的氩气流量为35
‑
55sccm。
[0012]进一步的，本申请中实施例所述在Al
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Mg
‑
Ti
‑
B硬质层上沉积Ti
‑
O
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N活性层的方法为：使用高纯钛靶在氩气、氧气和氮气混合气氛下进行直流反应磁控溅射；磁控溅射所用的参数为：背景真空≤3
×
10
‑4Pa，靶材功率120W，溅射时间10
‑
15min，溅射气压为0.3
‑
0.8Pa，通入的氩气流量为40
‑
50sccm，氧气流量为0.3
‑
0.8sccm，氮气流量为1
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3sccm。
[0013]进一步的，本申请中实施例所述的AlMgB
14
‑
TiB2靶和高纯钛靶的厚度均为3
‑
6mm，直径为40
‑
55mm。
[0014]将上述减摩耐磨涂层应用于机械运动部件，所述机械运动部件涂覆有含MoDTC的润滑油。
[0015]一种工件，其包括基底、沉积于基底的上述减摩耐磨涂层以及涂覆于上述减摩耐磨涂层的润滑油，所述润滑油含有MoDTC。
[0016]与现有技术相比，本专利技术取得了以下有益成果：
[0017](1)本专利技术提出了与摩擦改性剂MoDTC强协同作用的耐磨涂层，可以提高涂镀该耐磨涂层的摩擦副在油润滑下的摩擦学性能。本专利技术的减摩耐磨涂层包括硬质耐磨涂层和Ti
‑
O
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N涂层，或通过表面技术、热处理硬化后的摩擦副表面以及Ti
‑
O
‑
N涂层。硬质层拥有良好的力学性能且保证与基底、Ti
‑
O
‑
N活性层间的结合，起到承受载荷作用并为摩擦膜提供稳定附着表面，有利于提高MoDTC在表面的分解程度和摩擦膜厚度。表层的Ti
‑
O
‑
N涂层与MoDTC间存在良好的摩擦催化作用，能够抑制摩擦膜中MoO3/FeMoO4的生成，提高减摩成分MoS2的占比。
[0018](2)常见的单层硬质涂层不能保证与MoDTC有良好的兼容性，可能会导致摩擦副整体摩擦学性能降低；本申请中Ti
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O
‑
N与MoDTC间存在较强的摩擦化学作用，且该作用不需要Ti
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O
‑
N的高厚度，200nm的Ti
‑
O
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N涂层即能够起到相应作用，且该厚度对涂层的整体力学性能影响较小(硬质耐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减摩耐磨涂层，其特征在于，在基底上沉积硬质耐磨涂层或通过表面处理、热处理技术使基底满足一定的力学性能，然后在其表面沉积Ti
‑
O
‑
N涂层，即得所述减摩耐磨涂层。2.根据权利要求1所述减摩耐磨涂层，其特征在于，所述硬质耐磨涂层为硼化物涂层、氮化物涂层、碳化物涂层。3.根据权利要求1所述减摩耐磨涂层，其特征在于，基底为需要油润滑以降低摩擦磨损的机械零部件。4.根据权利要求1所述减摩耐磨涂层，其特征在于，所述基底经过预处理以保证涂层的结合。5.根据权利要求1所述减摩耐磨涂层，其特征在于，采用磁控溅射的方法进行沉积，优选的，所述磁控溅射具体为：使用AlMgB
14
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TiB2靶和直流磁控溅射技术在基底上沉积高硬度和弹性模量的Al
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Mg
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Ti
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B硬质层，随后在Al
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Mg
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Ti
‑
B硬质层表面通过反应磁控溅射技术沉积Ti
‑
O
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N活性层。6.根据权利要求5所述减摩耐磨涂层，其特征在于，在基底上沉积Al
‑
Mg
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Ti
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B硬质层的方法为：使用AlMgB
14
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TiB2靶在氩气气氛下进行直流磁控溅射；磁控溅射所用参数为：背景真空≤3
×
10
‑4Pa，靶材功...

【专利技术属性】
技术研发人员：田耘，杨东杰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：