本发明专利技术公开了一种耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层及生产工艺，涂层包括依次生成在基体上的Cr基底层、CrN+Cr重复层以及CrC与DLC混合材料制成的表层，所述的CrN+Cr重复层为CrN层和Cr层交替设置，多次重复而成的CrN+Cr重复层。本发明专利技术的生产工艺，整个工艺过程严格控制温度在160℃以下，能保障工件的基体性能不受退火影响，同时生成的涂层中Cr基底层的硬度呈阶梯形提高，使其具有更好的抗冲击性能，采用了CrN和Cr交替重复多次的结构，使生成的涂层能有效抵抗高频耐疲劳冲击以及高压冲刷；表层采用CrC+DLC的混合层，既能保证涂层所需的硬度，又能使涂层具有很高的韧性，与CrN+Cr重复层结合，能大幅度提高生成的涂层的耐磨、耐疲劳和抗高压冲击的性能。抗高压冲击的性能。抗高压冲击的性能。
【技术实现步骤摘要】
一种耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层及生产工艺
[0001]本专利技术涉及涂层材料及涂层生产工艺
，特别是涉及一种耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层及生产工艺。
技术介绍
[0002]在很多机械设备，特别是一些高端精密设备中，常需要用高性能涂层增强设备的性能。例如，在高压共轨系统中，喷油嘴控制阀是整个系统的核心，目前我国也能达到高压力供油，但是国产的喷油嘴控制阀在寿命方面远远不如国外。现有技术中，喷油嘴控制阀的镀膜普遍采用的涂层有普通的DLC涂层（也称为类金刚石涂层）和CrN涂层，两种涂层各有利弊，DLC涂层摩擦系数小，硬度高，但是脆性大，在国4标准以下适用性广，CrN涂层结合力好，耐一定的冲击性，但是摩擦系数低，耐磨性欠缺，寿命低。
[0003]喷油嘴控制阀的涂层应该具备耐摩擦、耐高频冲击、耐高压和涂层温度低等综合性能。耐摩擦要求涂层硬度高，摩擦系数小，一般DLC有这样的性能,但是硬度高的DLC涂层都不耐高频冲击，因为在硬度高的情况下涂层容易破损而失效。耐高压主要是耐高压燃油的高压冲刷，要求涂层表面颗粒度小。高压共轨控制阀为了保证其材料硬度，回火温度一般在180
°
以内，低的涂层温度能保证很多低回火温度的工件也能做涂层。目前现有涂层没法保证以上的综合性能，因而需要对现有的涂层材料及涂层的生产工艺进行改进，使其符合上述的性能要求。
技术实现思路
[0004]本专利技术针对
技术介绍
中所述的现有的涂层材料和涂层生产工艺制成的涂层无法同时满足耐摩擦、耐高频冲击、耐高压和涂层温度低等性能要求的问题，提供一种能解决前述问题的耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层。
[0005]本专利技术解决其技术问题所要采用的技术方案是：其包括依次生成在基体上的Cr基底层、CrN+Cr重复层以及CrC与DLC混合材料制成的表层，所述的CrN+Cr重复层为CrN层和Cr层交替设置，多次重复而成的CrN+Cr重复层。
[0006]进一步的方案是，所述的Cr基底层的厚度为0.4
‑
0.8微米。
[0007]进一步的方案是，所述的CrN+Cr重复层包括多个CrN层和多个Cr层，各层CrN层的厚度为0.2
‑
0.3微米，最外侧的Cr层的厚度为0.25
‑
0.35微米，其余Cr层的厚度为0.02
‑
0.08微米，所述的CrC与DLC混合材料制成的表层生成在最外侧的Cr层的外层。
[0008]进一步的方案是，所述的CrC与DLC混合材料制成的表层的厚度为0.8
‑
1.5微米。
[0009]本专利技术的另一个目的在于提供一种耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层的生产工艺，其包括以下生产步骤：S1用九槽清洗生产线清洗需要生成涂层的工件；S2将清洗好的工件固定在转架上，将整个转架放入涂层设备内；S3涂层设备内部抽真空，抽真空到涂层设备内部气压为1*10
‑
5 mbar，涂层设备加
热到140
‑
155℃，将转架的转速设置在0.5
‑
2转/分钟；S4 H
+
离子清洗；涂层设备内通入H2和Ar气体，气压2.0 *10
‑
4 mbar
‑
9.0*10
‑
3mbar纯离子清洗，利用炉内上部灯丝离化H2和Ar气，产生辉光，同时下部辅助阳极通电，让电子往辅助阳极流动，工件接负10V到负30V偏压，整个炉腔内充满了H
+
和Ar
+
， H
+
离子能和工件表面清洗不掉的氧化物或者有机物产生化学反应，深入工件表面深层次充分清理工件；Ar
+
离子起到辅助离化的作用；S5 Ar
+
离子清洗；关闭H2，Ar气继续输入，工件接负200V到负300V偏压，灯丝和辅助阳极产生的Ar
+
离子大能量轰击工件表面，去除表面微观颗粒物以及活化基体表面，为梯度Cr层提供更好、更干净的基体；S6加热器停止加热，转架转速调整到2
‑
4转/分，通过输入Ar气将气压调整到1.0
‑
9.0 *10
‑
3 mbar ，在工件表面磁控溅射梯度Cr基底层，工件施加爬坡偏压，工件接负20V到负200V偏压，工件偏压从负 20到负200V逐步爬升，爬升时间为3000
‑
4000秒，生成的梯度Cr基底层的硬度梯度提高；S7磁控溅射生成CrN+Cr重复层；维持转架转速和炉腔内气压不变，通过磁控溅射工艺生成CrN+Cr的重复层，其过程为在S6中生成的Cr基底层上生成CrN层，然后生成Cr，重复多层，形成CrN+Cr重复层，在生成Cr层时，只通入Ar气，工件接负20V到负200V偏压，生成Cr层的时间为300
‑
600秒，在生成CrN层时，除了通入Ar气体，还要通入N2气100
‑
600Sccm，工件接负20V到负200V偏压，气压 2.0
‑
9.0 *10
‑
3 mbar,生成 CrN层的时间为1000
‑
1500秒；S8 生成CrC+DLC层；调节转架转速至2
‑
4转/分，通入C2H2气体和Ar气，气压维持在1.0
‑
9.0 *10
‑
3 mbar，同时进行磁控溅射法和等离子体增强化学的气相沉积法，生成CrC+DLC的混合层，在此过程中工件接负200V到负900V偏压，功率2
‑
18kw，最高温度设定为160℃。
[0010]进一步的方案是，在步骤S7中，生成的CrN+Cr重复层为9层CrN和9层Cr层的交替结构，各层CrN层的厚度都为0.2
‑
0.3微米，最外侧的Cr层的厚度为0.25
‑
0.35微米，其余Cr层的厚度都0.02
‑
0.08微米。
[0011]进一步的方案是，在步骤S8中，因为工件接的偏压大，炉内温度很容易超过最高温度160℃，当炉内温度超过160℃时，通过控制器自动控制暂停工艺，冷却炉温，等到炉内温度低于160℃时再继续工艺过程，直至生成所需的CrC+DLC层，该层中，CrC+DLC层为混合结构，CrC+DLC层的厚度为0.8
‑
1.5微米。
[0012]上述工艺的偏压是指在镀膜过程中施加在基体上的负电压。偏压电源的正极接到真空室上，同时真空室接地，偏压的负极接到工件上。
[0013]本专利技术的有益效果是：1）本专利技术提供的耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层，因为采用了九槽清洗生产线、H
+
离子和Ar
+
离子三步清洗，能将工件表面的污染物、氧化层等异物清洗干净，并深入表层去除表面微观颗粒物以及活化基体表面，为后续梯度Cr层提供更好、更干净的基体，正是因为前一步H
+
离子的清洗，这一步骤也不需要特别高的负偏本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层，其特征在于：其包括依次生成在基体上的Cr基底层、CrN+Cr重复层以及CrC与DLC混合材料制成的表层，所述的CrN+Cr重复层为CrN层和Cr层交替设置，多次重复而成的CrN+Cr重复层。2.如权利要求1所述的耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层，其特征在于：所述的Cr基底层的厚度为0.4
‑
0.8微米。3.如权利要求1所述的耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层，其特征在于：所述的CrN+Cr重复层包括多个CrN层和多个Cr层，各层CrN层的厚度为0.2
‑
0.3微米，最外侧的Cr层的厚度为0.25
‑
0.35微米，其余Cr层的厚度为0.02
‑
0.08微米，所述的CrC与DLC混合材料制成的表层生成在最外侧的Cr层的外层。4.如权利要求3所述的耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层，其特征在于：所述的CrC与DLC混合材料制成的表层的厚度为0.8
‑
1.5微米。5.一种耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层的生产工艺，其特征在于：其包括以下生产步骤：S1用九槽清洗生产线清洗需要生成涂层的工件；S2将清洗好的工件固定在转架上，将整个转架放入涂层设备内；S3涂层设备内部抽真空，抽真空到涂层设备内部气压为1*10
‑
5 mbar以下，涂层设备加热到100
‑
155℃，将转架的转速设置在0.5
‑
2转/分钟；S4 H
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离子清洗；涂层设备内通入H2和Ar气体，气压2.0 *10
‑
4 mbar
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9.0*10
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3mbar，进行纯离子清洗，利用炉内上部灯丝离化H2和Ar气，产生辉光，同时下部辅助阳极通电，让电子往辅助阳极流动，工件接负10V到负30V偏压，整个炉腔内充满了H
+
和Ar
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， H
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离子能和工件表面清洗不掉的氧化物或者有机物产生化学反应，深入工件表面深层次充分清理工件；Ar
+
离子起到辅助离化的作用；S5 Ar
+
离子清洗；关闭H2，Ar气继续输入，工件接负200V到负300V偏压，灯丝和辅助阳极产生的Ar
+
离子大能量轰击工件表面，去除表面微观颗粒物以及活化基体表面，为梯度Cr层提供更好、更干净的基体；S6加...
【专利技术属性】
技术研发人员：金章斌，张军，贺盛，常新新，
申请(专利权)人：苏州吉恒纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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