[发明专利]用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜，其特征在于，包括：所述硬质硼碳复合薄膜包括梯度过渡层、硼碳复合功能层以及非晶碳层。

2.如权利要求1所述的一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜，其特征在于，所述梯度过渡层设置在齿轮表面，所述梯度过渡层是在齿轮表面依次沉积金属Cr、金属Cr与C的混合层，所述梯度过渡层的厚度为0.2～0.8μm。

3.如权利要求1所述的一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜，其特征在于，所述硼碳复合功能层为Me_xB_yC_z层，其中Me为金属Ti或Cr，其中x的范围为0.02～0.2，y的范围为0.01～0.1，z的范围为0.7～0.97，所述硼碳复合功能层的厚度为2.0～3.0μm。

4.如权利要求1所述的一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜，其特征在于，所述非晶碳层由C元素组成，所述非晶碳层的厚度为0.2～0.3μm。

5.一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

等离子体轰击活化：将清洗之后待镀的齿轮置于周围依次安装高纯铬靶、MeB₂(Me为金属Ti或Cr)靶、高纯铬靶以及高纯石墨靶的磁控溅射系统的真空室中，预抽真空至2×10^-3Pa以下，之后，通入氩气使得所述真空室内的气压到达0.1～0.5Pa，在所述齿轮上施加-500～-1000V的偏压，使得所述齿轮表面产生等离子体辉光，进行表面活化处理，处理时间为1200～1800秒；

利用磁控溅射系统真空室四周安装的所述高纯铬靶、所述MeB₂靶以及所述高纯石墨靶对进行表面活化处理后的所述齿轮进行薄膜沉积；

沉积梯度过渡层：首先通入氩气使得所述真空室内的气压达到0.1～0.5Pa，在所述齿轮上施加-70～-100V的偏压，使用所述高纯铬靶在所述齿轮的表面首先沉积0.1～0.5μm的金属Cr层，所述高纯铬靶的溅射功率为1000～1500W；然后逐渐将所述高纯石墨靶的溅射功率增加至2000～2500W，同时逐渐减小所述高纯铬靶溅射功率至100～150W，沉积0.2～0.8μm的Cr与C的混合层；

沉积硼碳复合功能层：保持所述真空室内的工作气压为0.1～0.5Pa，对所述齿轮施加-70～-100V的偏压，使用所述MeB₂靶和所述高纯石墨靶在梯度过渡层表面沉积厚度达2～3μm的所述硼碳复合功能层，所述MeB₂靶的溅射功率为1500～2500W，所述高纯石墨靶的溅射功率为0～2500W，所述高纯石墨靶在所述硼碳复合功能层中引入碳；

沉积非晶碳层：保持所述真空室的工作气压为0.1～0.5Pa，对所述齿轮施加-70～-100V的偏压，使用所述高纯石墨靶在所述硼碳复合功能层表面上沉积厚度为0.2～0.3μm的非晶碳层，在所述齿轮表面获得硬质硼碳复合薄膜；所述高纯石墨靶的溅射功率为2000～2500W。

6.如权利要求5所述的一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜的制备方法，其特征在于，在沉积硼碳复合功能层时，还可使用所述MeB₂靶溅射和通入乙炔气体在硼碳复合功能层中引入碳，在梯度过渡层表面沉积厚度达2～3μm的硼碳复合功能层；所述MeB2靶的溅射功率为1500～2500W，所述乙炔气体流量在0sccm～160sccm之间。

7.如权利要求5所述的一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述齿轮泵组齿轮的材质为40Cr、20CrMnTi或022Cr17Ni12Mo2。

8.如权利要求5所述的一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述高纯铬靶的个数为两个，两个所述高纯铬靶分别设置在所述MeB₂靶的两侧。