[发明专利]一种柴油发动机零件表面多层耐磨减摩薄膜及其制备方法

说明书

一种柴油发动机零件表面多层耐磨减摩薄膜，在柴油发动机零件表面由内向外依次包括Cr层、Cr/MeC过渡层、MeC‑DLC层、a‑C:H软硬交替层和MoS₂层，其中，Me为过渡金属元素。先在柴油发动机零件表面磁控溅射沉积Cr层；然后磁控溅射沉积Cr/MeC过渡层；再采用磁控溅射/等离子体辅助化学气相复合沉积法沉积MeC‑DLC层；接着采用等离子体辅助化学气相沉积法沉积a‑C:H软硬交替层；再采用激光刻蚀法在a‑C:H软硬交替层上刻蚀微织构；最后磁控溅射沉积MoS₂层。本发明的薄膜能显著的改善柴油发动机零部件的表面性能，提高了其使用寿命、能源使用效率及可靠性。

技术领域

本发明属于柴油机零件表面处理和真空处理领域，具体涉及一种利用磁控溅射、等离子体辅助以及激光刻蚀技术在柴油发动机零件表面制备具有与柴油协同润滑作用好、结合力高、摩擦系数低、磨损率低、寿命长的多层薄膜。

背景技术

随着我国对环境保护问题的日益重视，节能减排已经成为势在必行的重要课题。对于柴油发动机而言，减少能源消耗和污染物排放的意义重大。其中的关键问题之一就是润滑问题，传统的电镀手段难以实现环境友好。液体润滑则难以满足高承载、低摩擦、长寿命等要求。

现有的柴油发动机零件多采用电镀技术和液体润滑技术，较新的技术有类金刚石技术，但都存在寿命提升不高，效率依然较低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种柴油发动机零件表面多层耐磨减摩薄膜及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种柴油发动机零件表面多层耐磨减摩薄膜，在柴油发动机零件表面由内向外依次包括Cr层、Cr/MeC过渡层、MeC-DLC层、a-C:H软硬交替层和MoS₂层，其中，Me为过渡金属元素。

优选地，所述过渡金属元素为Ti、W或Cr。

优选地，在所述的Cr/MeC过渡层中，随着厚度的增加，Cr的含量逐渐减少、MeC的含量逐渐增加。

优选地，所述a-C:H软硬交替层的交替层数为10～50层。

上述柴油发动机零件表面多层耐磨减摩薄膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）在柴油发动机零件表面磁控溅射沉积Cr层；

（2）在Cr层上磁控溅射沉积Cr/MeC过渡层；

（3）采用磁控溅射/等离子体辅助化学气相复合沉积法在Cr/MeC过渡层上沉积MeC-DLC层；

（4）采用等离子体辅助化学气相沉积法在MeC-DLC层上沉积a-C:H软硬交替层；

（5）采用激光刻蚀法在a-C:H软硬交替层上刻蚀微织构；

（6）在a-C:H软硬交替层上磁控溅射沉积MoS₂层。

优选地，步骤（1）中，磁控溅射沉积Cr层的条件为：惰性气体流量为130sccm～150sccm，Cr靶功率为1.5kw～2kw，基片偏压为50V～100V，沉积时间为5min～10min。

优选地，步骤（2）中，采用Cr靶和MeC靶，通过逐步降低Cr靶的功率和逐步提高MeC靶的功率，在Cr层上磁控溅射沉积Cr/MeC过渡层，优选地磁控溅射沉积条件为：惰性气体流量为80sccm～150sccm，Cr靶的功率由1.5kw～2kw降至0kw，MeC靶的功率由0kw提至2kw～4kw，基片偏压为0V～50V，沉积时间为20min～40min。