[发明专利]轴瓦用全金属自润滑减摩涂层及其制备方法

说明书

一种轴瓦用全金属自润滑减摩涂层，其特征在于依次包括Ni栅层及磁控溅射的复合沉积层，该复合沉积层由AlSn20Cu层与Ag层交替沉积而成。进一步，每个AlSn20Cu层的厚度为2～3um，每个Ag层的厚度为0.5um～1um。本发明还公开了该涂层的制备方法。Ag/AlSn20Cu纳米多层交替结构设计，不仅使涂层组分多元化且有效的抑制了AlSn20Cu涂层中Sn相成分的长大提高薄膜膜基结合力。同时多层化设计有效缓解了涂层的应力、降低了摩擦系数和磨损率，增强抗疲劳性能。

技术领域

本发明涉及一种轴瓦涂层，属于表面涂层技术领域，本发明还涉及该涂层的制备方法。

背景技术

随着现代高新技术产业的迅猛发展，对于在极端苛刻工况下服役的机械零部件提出了迫切的要求。日前，在高紧凑设计的前提下(如滑动轴承逐渐向高速、高承载、低能耗、大功率发展)，对具有低摩擦磨损性能的润滑防护技术也提出了强烈的要求。轴瓦作为发动机的核心部件在极端苛刻的负荷状态下和容易造成润滑油膜破裂，从而导致局部疲劳磨损与咬粘等现象。目前研究较多的第四代PVD轴瓦(如AlSn20Cu)作为一种新型环保轴瓦在承载能力、抗咬合性能方面都具有无可比拟的优势，但该涂层在高速、乏油或干摩擦状态下摩擦系数依然较高，很容易发生高的磨损，具有较低的环境适应性，同时发动机反复启停时润滑油膜不能及时形成很容易降低轴瓦服役寿命，很大程度上限制了该涂层在高速、乏油-干摩擦等苛刻服役环境下的应用。

技术人员作了诸多努力，例如采用喷涂的方法制备聚合物减磨层用以解决轴瓦合金层或镀层经常剥落的问题从而延长轴瓦使用寿命，可以参考参考专利号为ZL201310062249.0的中国发明专利《一种轴瓦及其合金层喷涂MoS2工艺》(授权公告号为CN103122937B)等。然而，聚合物轴瓦在承载、抗疲劳及耐磨性能方面与PVD轴瓦仍然存在一定差距。截止目前，有关提高PVD轴瓦减磨层润滑性能的研究较少。前期我们通过结构设计制备了具有细Sn相的AlSn20Cu涂层，极大的提高了该涂层的抗疲劳性能，见专利号为ZL201410766300.0的中国发明专利《一种用于轴瓦上的细Sn相AlSn20Cu涂层及其制备方法》(授权公告号为CN104532189B)。因此，通过结构与成分设计改善AlSn20Cu涂层自润滑性能具有重要的研究意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而另外提供一种低摩擦系数和低磨损率的轴瓦用全金属自润滑减摩涂层。

本发明所要解决的又一个技术问题是针对上述的技术现状而另外提供一种低摩擦系数和低磨损率的轴瓦用全金属自润滑减摩涂层的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种轴瓦用全金属自润滑减摩涂层，其特征在于依次包括Ni栅层及磁控溅射的复合沉积层，该复合沉积层由AlSn20Cu层与Ag层交替沉积而成。

作为优选，于每个AlSn20Cu层的厚度为2～3um，每个Ag层的厚度为0.5um～1um。

作为优选，所述的复合沉积层共有8～12层镀膜涂层，并且，最上面一层为AlSn20Cu层。

一种轴瓦用全金属自润滑减摩涂层的制备方法，制备过程可以在非平衡磁控溅射镀膜设备上完成，其特征在于包括如下步骤：

①轴瓦样件表面清洗，将轴瓦毛坯样件在石油醚、酒精、丙酮中依次清洗后置于镀膜机真空腔室内抽真空至10^-3Pa以下，向腔室内通入氩气作为离化气体，基底施加偏压，对轴瓦毛坯表面进行氩离子轰击清洗，除去轴瓦毛坯表面的吸附物；

②Ni栅层制备，清洗完毕后，利用磁控溅射的制备方法，首先在轴瓦毛坯表面沉积一层Ni栅层；