[发明专利]一种提高高压液压泵零件耐磨性的方法

说明书

本发明属于液压泵制造技术领域，具体涉及一种提高高压液压泵零件耐磨性的方法。通过物理气相沉积技术进行表面渗碳及涂层处理以制备抗磨高压液压泵的方法，将碳化物涂层、PVD方法、渗碳技术以及多层复合结构的优点相结合，在碳化物涂层与工件基体间通过离子溅射的方法制备一个渗碳扩散层，即对零件表面先通过离子溅射的方法进行表面渗碳处理，然后再采用离子镀和磁控溅射复合方法沉积HfMoZrTiC/Mo多层复合涂层，以减缓涂层与基体材料的物理性能差异，提高基体材料的硬度，增强涂层与基体的附着性能，从而改善液压泵零件的耐磨性等综合性能，有效提高表面处理效率和工件的使用寿命。

技术领域

本发明属于液压泵制造技术领域，具体涉及一种提高高压液压泵零件耐磨性的方法。

背景技术

液压泵是液压传动系统的动力元件，其作用是将动力机(如电机和内燃机等)的机械能转换成油液的液压能，并为整个液压系统提供动力。随着工业技术的快速发展，液压泵逐渐朝着高压、高速及大流量方向发展。由于液压泵在高速运转同时还要承受高而集中的交变载荷作用，泵内的零件磨损是国产液压泵尤其是高压液压泵的主要损坏形式，因此，提高液压泵零件材料的使用性能是发展高压、高速液压泵的关键技术之一。

碳化物涂层具备高硬度，高强度，化学性质稳定，耐热，耐磨损等优良特性，尤其是多元碳化物具有更加优异的综合使用性能，因此有望通过在零件表面制备碳化物涂层或通过金属表层的碳化处理来提高零件的耐磨性。

目前制备碳化物涂层的技术主要有喷涂、渗碳以及气相沉积等方法。其中，喷涂是指借助压力或离心力，将涂层材料喷射到工件的表面，该方法制备涂层虽然具有较高的喷涂效率，但是涂层与工件基体的结合力很差，而且涂层的表面非常粗糙，不适合高压高速的恶劣工况条件；渗碳是指使碳原子渗入到钢类工件表层的过程，从而使工件表面获得很高的表面硬度，提高其耐磨性能。但是由于渗碳温度达到800℃以上，渗碳后工件仍要进行淬火和回火，使得工件表面发生较大变形，无法保证零件的尺寸和形状精度，处理完的零件仍需修磨和再加工，而且渗碳及后续热处理时间通常达到30小时以上，效率低下；气相沉积法，尤其是物理气相沉积(PVD)，制备的涂层表面具有极高的硬度、强度，以及良好的热稳定性和耐磨性，而且该制备工艺温度可控制在400℃以下，不会导致零件基体组织变化，表面尺寸和形状精度也不受影响。因此，物理气相沉积技术(PVD)在表面处理领域极具潜力。但是，直接在液压泵零件表面制备PVD碳化物涂层，会由于基体硬度、弹性模量、热膨胀系数等性能与涂层材料相差较大，无法获得较高结合力的PVD涂层，使得PVD涂层过早脱落和失效。中国专利CN101058870A模具表面采用单一的PVD涂层，涂层与基体的结合力差以及PVD涂层同基体的力学匹配差是限制PVD涂层高硬度及低摩擦系数等优势发挥的重要因素。中国专利CN103727180A直接在碳钢表面制备了耐磨陶瓷涂层和金刚石涂层，由于基体较软的硬度无法支撑涂层以及基体与涂层之间明显的性能差异导致制备的涂层使用性能无法满足诸多实际使用要求，尤其是高速、重载、交变载荷工况条件下涂层很快脱落和磨损。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高高压液压泵零件耐磨性的方法，能提高基体材料的硬度，增强零件基体表面沉积涂层与基体的附着性能，减缓沉积涂层与基体材料的物理性能差异，从而改善液压泵零件耐磨性等综合性能，有效提高表面处理效率和工件的使用寿命。

本发明所述的提高高压液压泵零件耐磨性的方法，液压泵零件基体经过淬火、高温回火、粗精加工后采用离子镀方法进行渗碳处理，然后再通过离子镀和磁控溅射复合方法沉积表面的HfMoZrTiC/Mo多层复合涂层，沉积时采用2个C离子镀靶，1个Hf磁控溅射靶，1个Mo磁控溅射靶，1个Zr磁控溅射靶和1个Ti磁控溅射靶；

具体包括以下步骤：

(1)零件加工：零件基体毛坯→淬火→高温回火→粗加工→半精加工→去应力回火→精加工，通过淬火及高温回火处理能够保证芯部足够的韧性和抗冲击变形能力；

(2)零件表面预处理：采用金属清洗剂去除工件表面油污，漂洗烘干；