【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金表面处理，特别涉及一种利用高功率脉冲磁控溅射dlc膜层提高60niti合金耐磨性的方法。
技术介绍
1、轴承是机械装备中的重要零部件，其主要功能是传递载荷、支撑机械回转体、保证回转精度、降低机械零部件间的摩擦系数，在航空航天、能源交通、仪器机械领域有重要应用。目前常用的轴承材料是第二代轴承钢m50钢，其硬度高、摩擦学性能好，不过由于其耐腐蚀性能差并且有较强磁性，限制了其在航空航天领域的应用。
2、60niti(ni质量分数为60％)合金因其高硬度、低弹性模量、无磁性、低密度、良好的耐磨性、耐腐蚀型的特点，合金中包含母相tini与纳米尺度的增强相ni4ti3和ni3ti，其中增强相的存在是60niti合金具有高硬度和良好耐磨性的原因，因此60niti合金被用作新型航空航天轴承。对于航空航天轴承材料来说，理想情况是其表面具备高硬度和低摩擦系数，芯部有一定的韧性，使轴承在工作状态时能够缓解应力，提高使用寿命，在飞行器或航天器使用中能够满足服役时间，避免二次更换，节省人力物力。因此对轴承的表面处理尤为重要。
3、目前，轴承材料的表面改性方法主要包括表面形变强化、化学热处理、气相沉积硬质层和耐磨层。表面形变强化是通过外力作用的方法使金属表面发生塑性变形，提高材料内部的位错密度，位错间的相互作用会阻止晶格变形，从而提高轴承零件硬度和疲劳强度，优点是处理后的强化层厚，可达毫米级，但是容易使薄壁类轴承表面过冷硬化并变脆，也会增加轴承零件表面的粗糙度。
4、化学热处理强化主要是指在一定的气氛中
5、气相沉积法分为物理气相沉积与化学气相沉积两类。然而，气相沉积法容易造成薄膜与基体晶格得不匹配，会出现残余应力较大情况，导致膜层脱落。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种利用高功率脉冲磁控溅射dlc膜层提高60niti合金耐磨性的方法。本专利技术采用高功率脉冲磁控溅射dlc膜层的方式，能够有效降低60niti合金的摩擦系数，提高60niti合金的硬度，且膜层与60niti合金具有良好的结合强度。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种利用高功率脉冲磁控溅射dlc膜层提高60niti合金耐磨性的方法，包括以下步骤：
4、以ti为靶材，在60niti基材表面进行第一高功率脉冲磁控溅射，得到沉积有ti过渡层的60niti基材；
5、以乙烯、高纯氩气的混合气体作为工作气体，在所述沉积有ti过渡层的60niti基材表面进行第二高功率脉冲磁控溅射，在所述ti过渡层表面形成dlc膜层。
6、优选的，所述第一高功率脉冲磁控溅射前，还包括对所述60niti基材进行预处理，所述预处理包括以下步骤：
7、对60niti基材进行打磨、抛光和清洗。
8、优选的，所述第一高功率脉冲磁控溅射在氩气环境下进行。
9、优选的，所述第一高功率脉冲磁控溅射的参数包括：
10、工作气压为0.6～0.8pa；
11、设置频率为400～600hz；
12、脉宽为50～115μs；
13、功率为150～200w；
14、工作时间为10～15min。
15、优选的，所述ti过渡层的厚度为0.2～0.5μm。
16、优选的，所述第二高功率脉冲磁控溅射时，氩气流量为90～100ccm，乙烯流量为1.5～2.5sccm。
17、优选的，所述第二高功率脉冲磁控溅射的参数包括：
18、工作气压为0.6～0.8pa；
19、工作频率为500～700hz；
20、溅射功率为100～200w；
21、靶基距为10～15cm；
22、工作时间为50～60min。
23、优选的，所述第二高功率脉冲磁控溅射时，沉积有ti过渡层的60niti基材固定在样品台中心并保持自转。
24、优选的，所述ti过渡层和dlc膜层的总厚度为1.2～1.7μm。
25、本专利技术提供了一种60niti合金-dlc膜层复合材料，采用上述方法对60niti基材进行处理得到；所述60niti合金-dlc膜层复合材料包括60niti基材、位于所述60niti基材表面的ti过渡层和位于所述ti过渡层表面的dlc膜层。
26、本专利技术提供了一种利用高功率脉冲磁控溅射dlc膜层提高60niti合金耐磨性的方法，包括以下步骤：以ti为靶材，在60niti基材表面进行第一高功率脉冲磁控溅射，得到沉积有ti过渡层的60niti基材；以乙烯、高纯氩气的混合气体作为工作气体，在所述沉积有ti过渡层的60niti基材表面进行第二高功率脉冲磁控溅射，在所述ti过渡层表面形成dlc膜层。类金刚石(dlc)膜层具有高硬度、低摩擦系数的特性，是良好的减摩耐磨涂层材料，而高硬度、高强的60niti合金可以为dlc膜层提供良好的支撑基底，本专利技术利用高功率脉冲磁控溅射技术在60niti合金表层沉积出光滑致密的dlc薄膜。具体的，本专利技术以ti为靶材，通过第一高功率脉冲磁控溅射，获得ti过渡层。具体的，本专利技术以ti为靶材，通过第一高功率脉冲磁控溅射，获得ti过渡层。薄膜的内应力和结合强度决定了薄膜的稳定性和使用寿命，直接在基体上沉积的dlc膜其膜/基结合强度一般比较低，并且内应力高，从而导致dlc膜容易在应用中产生裂纹、褶皱，甚至脱落，ti过渡层可以减少界面物理性能的突变，消除涂层与基底因材料差异而造成的内应力，提高dlc膜与基体的结合强度；同时改善膜/基的热膨胀系数失配，有效地协调负载时基体的塑性变形。本专利技术采用乙烯(c2h2)、高纯氩气(ar)的混合气体作为第二高功率脉冲磁控溅射的气体，其中氩气负责提供高能离子产生等离子体，乙烯作为dlc膜层的碳源并且提供氢元素，在高功率脉冲磁控溅射的作用下，沉积出光滑致密的dlc薄膜，能够有效降低60niti合金的摩擦系数，提高60niti合金的硬度，能够作为低摩擦系数、高硬度的新型轴承材料。
27、进一步的，本申请通过高功率脉冲磁控溅射参数的控制，提升60niti合金-dlc膜层复合材料的性能。实施例结果表明，本专利技术在60niti合金表面通过高功率脉冲磁控溅射dlc膜后的摩擦系数为0.2左右，其硬度为6.01～7.18gpa，弹性模量为49.4～55.94gpa，h/e结果在0.121～0.130之间。
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1.一种利用高功率脉冲磁控溅射DLC膜层提高60NiTi合金耐磨性的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一高功率脉冲磁控溅射前，还包括对所述60NiTi基材进行预处理，所述预处理包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一高功率脉冲磁控溅射在氩气环境下进行。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述第一高功率脉冲磁控溅射的参数包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Ti过渡层的厚度为0.2～0.5μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二高功率脉冲磁控溅射时，氩气流量为90～100ccm，乙烯流量为1.5～2.5sccm。
7.根据权利要求1或6的方法，其特征在于，所述第二高功率脉冲磁控溅射的参数包括：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二高功率脉冲磁控溅射时，沉积有Ti过渡层的60NiTi基材固定在样品台中心并保持自转。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Ti过渡
10.一种60NiTi合金-DLC膜层复合材料，采用权利要求1～9任意一项所述的方法对60NiTi基材进行处理得到；所述60NiTi合金-DLC膜层复合材料包括60NiTi基材、位于所述60NiTi基材表面的Ti过渡层和位于所述Ti过渡层表面的DLC膜层。
...【技术特征摘要】
1.一种利用高功率脉冲磁控溅射dlc膜层提高60niti合金耐磨性的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一高功率脉冲磁控溅射前，还包括对所述60niti基材进行预处理，所述预处理包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一高功率脉冲磁控溅射在氩气环境下进行。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述第一高功率脉冲磁控溅射的参数包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ti过渡层的厚度为0.2～0.5μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二高功率脉冲磁控溅射时，氩气流量为90～100ccm，乙烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑仪萍，胡超越，衣晓洋，孙思博，高智勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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