一种离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法技术

一种离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1、工件前处理，步骤2、对工件表面进行银离子溅射清洗；步骤3、银离子注入；步骤4、银溅射沉积。本方法使得银润滑涂层晶体结构由长程有序变为短程有序，在涂层表层形成非晶层，次表面形成纳米晶层，使得涂层得到强化，增强涂层的强度和耐磨性能，延长涂层使用寿命。相比于溅射沉积银涂层，离子注入辅助溅射沉积获得的银涂层硬度提高20%。采用划痕仪对涂层进行检测，涂层破损临界载荷提高一倍。损临界载荷提高一倍。

【技术实现步骤摘要】
一种离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法


[0001]本专利技术涉及精密零件表面强化处理领域，特别是一种离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法。

技术介绍

[0002]金属基Ag固体润滑涂层因具有优异的抗剪切能力、良好的真空摩擦学性能被广泛应用于航空航天领域。在金属基底上沉积润滑涂层的方法主要有电镀、化学镀等方式，但会有电镀涂层与基底结合性能较差，且在电镀过程中可能引入“氢脆”等问题，采用离子溅射沉积方法虽然可以避免这种状况，但是结合强度不够，涂层容易产生脱落。离子注入具有增强涂层与基体表面结合强度的特点，采用离子注入辅助溅射沉积方法可以获得结合强度优良的高性能Ag固体润滑涂层。
[0003]中国专利CN101457348B公开了一种9Cr18钢制精密轴承表面等离子体基氮离子与银离子注入方法，特点是氮离子注入和银离子注入溅射，提高轴承表面硬度，降低滑动摩擦，提高轴承使用寿命。该技术的不足在于：1、该专利仅采用氮离子注入方法对工件进行前处理，涂层的结合强度不够高。2、该专利制备银涂层采用银离子注入工艺，实际为磁控溅射技术，虽可制备较厚的涂层，但是其能量仅为200V～400V，能量太低，涂层附着力较弱，结合强度自然难以保证，使用过程中容易起皮脱落。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法。本专利技术通过采用银离子注入方法辅助银离子溅射沉积方法在工件表面沉积银润滑涂层，制备具有高结合强度的Ag固体润滑涂层，延长涂层使用寿命。
[0005]本专利技术的技术方案：一种离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法，包括以下步骤，步骤1、工件前处理，包括抛光和超声清洗；步骤2、对工件表面进行银离子溅射清洗；步骤3、银离子注入：银离子注入在工件表面形成表面改性过渡层；步骤4、银溅射沉积：在所述银离子注入同时进行银溅射沉积，沉积一层银沉积层。
[0006]上述的离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法，所述工件前处理具体如下：对工件表面进行机械抛光，然后在丙酮溶液中超声清洗5
‑
15min。
[0007]上述的离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法，所述银离子溅射清洗具体如下：在多功能离子注入与溅射沉积系统设备内进行离子溅射清洗5
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20min，离子源采用银离子，加速电压为10Kv。
[0008]上述的离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法，所述银离子注入具体如下：在多功能离子注入与溅射沉积系统设备内进行银离子注入，离子源采用银离子，加速电压为30kv，注入时间80
‑
100min。
[0009]上述的离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法，所述银溅射沉积具体如下在多功能离子注入与溅射沉积系统设备内进行银溅射沉积，离子源采用银离子，加速电压为30kv；溅射靶材为Ag，加速电压为2～3kV,时间为：100
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140min。
[0010]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术工艺突出优点在于采用离子注入技术提高涂层结合强度，从两个方面入手，一方面对基体进行银离子注入，在表面形成过渡涂层，改善工件表面与后续涂层间的物理、化学匹配性能，离子轰击也可以去除基体表面污染层，使基体表面活化并造成原子量级的凹凸不平，从而增强银润滑涂层与基体的结合强度；另一方面，在溅射沉积银涂层过程中进行离子注入，可以发挥离子注入“楔钉”作用。
[0011]离子注入辅助溅射沉积过程中，离子注入产生的高能量银离子与基体表面的沉积银原子核发生一系列碰撞，表面银原子排列受到强烈损伤畸变，该损伤畸形发生在在涂层形成的整个过程中，使得银润滑涂层晶体结构由长程有序变为短程有序，在涂层表层形成非晶层，次表面形成纳米晶层，使得涂层得到强化，增强涂层的强度和耐磨性能，延长涂层使用寿命。
[0012]相比于溅射沉积银涂层，离子注入辅助溅射沉积获得的银涂层硬度提高20%。采用划痕仪对涂层进行检测，涂层破损临界载荷提高一倍。
[0013]相比于溅射沉积银涂层，本工艺制备涂层相当于溅射沉积制得涂层又经过了离子注入改性，其硬度提高约10%，本工艺采用银离子注入辅助银离子溅射沉积技术，离子注入能量可以达到30Kv，可以将银涂层一层一层牢牢的“钉”在基体表面，提高工件的结合强度，在铜表面制备的银润滑涂层使用寿命是溅射沉积银涂层的4
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5倍。
具体实施方式
[0014]下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。对于未特别注明的结构或工艺，均为本领域的常规现有技术。
[0015]实施例1。一种离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法，包括以下步骤，步骤1、工件前处理，包括抛光和超声清洗；步骤2、对工件表面进行银离子溅射清洗；步骤3、银离子注入：银离子注入在工件表面形成表面改性过渡层；步骤4、银溅射沉积：在所述银离子注入同时进行银溅射沉积，沉积一层银沉积层。
[0016]更好的是，所述工件前处理具体如下：对工件表面进行机械抛光，然后在丙酮溶液中超声清洗5
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15min。通过机械抛光能够提高工件表面光洁度，保证离子束与工件表面注入角度保持一致，提高离子注入率，超声清洗可以去掉工件表面油膜和氧化层。采用银离子注对工件进行前处理，具备制备更优的过渡层，进一步提高涂层的结合强度。
[0017]更好的是，所述银离子溅射清洗具体如下：在多功能离子注入与溅射沉积系统设备内进行离子溅射清洗5
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20min，离子源采用银离子，加速电压为10Kv。银离子溅射清洗一方面可以更进一步清洗掉工件表面难以清洗的氧化层，另一方面可以在工件表面形成微观凹凸结构，提高离子注入成功率。
[0018]更好的是，所述银离子注入具体如下：在多功能离子注入与溅射沉积系统设备内进行银离子注入，离子源采用银离子，加速电压为30kv，注入时间80
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100min。该步骤的优点
在于，一方面银离子注入对基体具有强化作用，可以提高基体耐磨性，另一方面，银离子注入后，基体近表面有银离子析出，形成过渡层，减小基体与银涂层的物理化学性能差异，增强基体与银涂层的结合强度。
[0019]更好的是，所述银溅射沉积具体如下在多功能离子注入与溅射沉积系统设备内进行银溅射沉积，离子源采用银离子，加速电压为30kv；溅射靶材为Ag，加速电压为2～3kV,时间为：100
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140min。传统溅射沉积形成的涂层结合强度及致密性难以保证，而离子注入也有注入离子数量少和改性层厚度太浅等缺陷，通过银离子的溅射清洗、注入后，再进行溅射沉积，溅射沉积的功率大、涂层厚，能够增强涂层结合强度和致密性。
[0020]实施例2.一种离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法，包括以下步骤，步骤1、工件前处理，包括抛光和超声清洗；步骤2、对工件表面进行银离子溅射清洗；步骤3、银离子注入：银离子注入在工件表面形成表面改性过渡层；步骤4、银溅射沉积：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1、工件前处理，包括抛光和超声清洗；步骤2、对工件表面进行银离子溅射清洗；步骤3、银离子注入：银离子注入在工件表面形成表面改性过渡层；步骤4、银溅射沉积：在所述银离子注入同时进行银溅射沉积，沉积一层银沉积层。2.根据权利要求1所述的离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法，其特征在于：所述工件前处理具体如下：对工件表面进行机械抛光，然后在丙酮溶液中超声清洗5
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15min。3.根据权利要求1所述的离子注入辅助溅射沉积制备银润滑涂层方法，其特征在于：所述银离子溅射清洗具体如下：在多功能离子注入与溅射沉积系统设备内进行离子溅射...

【专利技术属性】
技术研发人员：张法光，韩洪雄，丁力，
申请(专利权)人：贵州省机电研究设计院，
类型：发明
国别省市：