[发明专利]一种提高零部件表面减摩耐磨性能的薄膜制备方法

说明书

本发明公开了一种提高零部件表面减摩耐磨性能的薄膜制备方法，包括以下步骤：(1)加工与基体材料外表面相匹配的具有不连续镂空图形的薄不锈钢片；(2)将薄不锈钢片和基体材料依次在丙酮、无水乙醇中超声清洗20分钟，并在干燥箱中烘干；(3)将薄不锈钢片固定贴覆于基体材料外表面；(4)将薄不锈钢片和基材的组合件置于气相沉积系统中，沉积薄膜；(5)待步骤(4)沉积的薄膜冷却至室温，将其取出，移除薄不锈钢片，基材表面留有与薄不锈钢片镂空图形对应的不连续薄膜；(6)采用激光在步骤(5)的不连续薄膜表面再加工出二次图形，完成薄膜的制备。

技术领域

本发明属于薄膜制备技术领域，尤其涉及一种提高材料表面减摩耐磨性能的薄膜制备方法。

背景技术

工业零部件的接触表面经常出现摩擦磨损问题，例如轴承圈滚道表面与滚珠之间频繁接触，造成滚道表面材料的磨损剥落，甚至使轴承圈断裂，是导致轴承失效的重要原因。采用淬火、回火热处理和表面渗碳、渗氮、碳氮共渗化学热处理方法，可以一定程度上延长轴承圈使用寿命，但不能完全解决轴承圈磨损和断裂的问题。采用气相沉积方法在轴承圈表面制备完整薄膜，但由于薄膜存在内应力，在运行过程中易发生开裂和剥落，仍不能解决轴承圈磨损和断裂的问题。

在材料表面制备图形可以提高材料的摩擦磨损性能，表面图形主要起到储存磨屑、储存润滑油、提高油膜承载能力等作用。但采用掩模方法将薄膜和表面图形结合在一起，并且采用激光在不连续薄膜表面再生二次图形，提高材料表面摩擦磨损性能的方法，尚未见相关报道。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种提高零部件表面减摩耐磨性能的薄膜制备方法，在基体材料表面制备两次图形化的不连续薄膜，降低薄膜应力，提高薄膜与基体材料之间的结合力，有效避免在后期运行过程中，薄膜因应力太高发生脆裂和因膜/基结合力不足导致的薄膜剥落，实现薄膜的减摩耐磨性能，以提高材料表面的摩擦磨损性能。

为了实现上述目的，本发明提供的一种提高零部件表面减摩耐磨性能的薄膜制备方法，包括以下步骤：

(1)加工与基体材料表面相匹配的具有不连续镂空图形的薄不锈钢片；

(2)清洗薄不锈钢片和基体材料，并烘干；

(3)将薄不锈钢片固定贴覆于基材外表面；

(4)将薄不锈钢片和基材的组合件置于气相沉积系统中，沉积薄膜；

(5)待步骤(4)沉积的薄膜冷却至室温，将其取出，移除薄不锈钢片，基材表面留有与薄不锈钢片镂空图形对应的不连续薄膜；

(6)采用激光在步骤(5)的不连续薄膜表面再加工出二次图形，完成薄膜的制备。

优选地，所述步骤(2)中将薄不锈钢片和基体材料依次在丙酮、无水乙醇中清洗20分钟，并在干燥箱中烘干；

优选地，所述薄不锈钢片的镂空图形为几何图形和仿生图形的任意组合；

优选地，所述薄膜表面的二次图形为几何图形和仿生图形任意组合；

优选地，所述步骤(4)中气相沉积系统为物理气相沉积系统或化学气相沉积系统。

本发明提供的薄膜制备方法，具有如下有益效果：薄膜的不连续性使薄膜内应力降低，薄膜表面的二次图形化使薄膜应力进一步降低，有利于提高薄膜与基体之间的结合力，避免在后期运行过程中，薄膜因应力太高发生脆裂和因膜/基结合力不足导致的薄膜剥落，薄膜自身性质、不连续性和二次图形的协同作用，实现薄膜的减摩耐磨性能，可广泛应用于存在相对运动的零部件接触表面。

附图说明

图1为本发明提供的一种提高零部件表面减摩耐磨性能的薄膜制备方法的工作流程图。