[发明专利]一种用于金属或合金表面的复合薄膜、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及表面工程技术领域，尤其涉及一种用于金属或合金表面的复合薄膜、其制备方法及应用。所述复合薄膜包括：复合在金属或合金表面的感应层A；所述感应层包括TiAlN‑Hf薄膜；复合在所述感应层A上的感应层B；所述感应层B包括TiAlN‑Ag薄膜；复合在所述感应层B上的表面层。将上文所述的复合薄膜沉积在油润滑工况下服役的精密摩擦件上，此时的基体即为精密摩擦件，在设备运行过程中发生磨损，通过监测润滑油液中金属磨粒的成分和含量变化，可实现对磨损失效状态的有效监测。因而，所述复合薄膜可以用作金属摩擦件磨损状态监测材料，以克服现有技术无法实现复杂机械设备内部精密摩擦件磨损失效预警的精确定位的问题。

技术领域

本发明涉及表面工程技术领域，尤其涉及一种用于金属或合金表面的复合薄膜、其制备方法及应用。

背景技术

磨损是导致机械摩擦件失效并引起设备故障与重大事故的最主要原因之一。在零件失效前及时掌握其磨损状态，了解零件工作尺寸变化情况，借助及时有效的失效预警信息采取及时的停机检修措施，可以避免设备严重故障和重大事故。

机械零件磨损状态监测技术是机电产品运行管理的重要内容，当前该领域采用的主要技术手段主要包括：(1)油液分析技术，既对机械设备润滑油的定期或实时检测，通过分析油液内金属磨粒的形态、含量及特征元素变化，了解设备的磨损状况；(2)振动或噪声监测技术，利用振动或噪声监测传感器监测设备运行过程中因磨损变形和尺寸超差引起的振动频率或噪声参数变化。

然而，由于机械设备内部大多空间结构复杂、零件种类繁多、材料成分各异，因此无论是油液分析还是振动或噪声监测获得的磨损状态信息，均不能准确定位发生损伤的具体零件位置，无法准确反映出零件损伤的程度。特别是随着机械设备结构不断的趋于复杂化和精密化，基于油液分析、噪声与振动监测的传统监测技术无法实现大型复杂设备内部精密摩擦配合件磨损失效的精确定位，对磨损失效预警的准确性较低。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于金属或合金表面的复合薄膜、其制备方法及应用，所述复合薄膜可以用作金属摩擦件磨损状态监测材料，以克服现有技术无法实现复杂机械设备内部精密摩擦件磨损失效预警的精确定位的问题。

本发明提供了一种用于金属或合金表面的复合薄膜，包括：

复合在金属或合金表面的感应层A；所述感应层包括TiAlN-Hf薄膜；

复合在所述感应层A上的感应层B；所述感应层B包括TiAlN-Ag薄膜；

复合在所述感应层B上的表面层。

优选的，所述感应层A中，Hf的原子百分含量≥2％；

所述感应层B中，Ag的原子百分含量≥2％；

所述TiAlN基薄膜包括TiAlSiN薄膜、TiAlCrN薄膜或TiAlMoN薄膜；所述碳基硬膜包括DLC薄膜或金刚石薄膜；所述氮化物薄膜包括CrN薄膜或TiN薄膜。

本发明还提供了一种用于金属或合金表面的复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

A)基体预处理：对基体进行打磨抛光和超声波清洗；所述基体包括金属或合金；

B)采用脉冲磁控溅射技术在预处理后的基体表面沉积感应层A；

C)采用脉冲磁控溅射技术在感应层A的表面沉积感应层B；

D)采用PVD工艺或CVD工艺在感应层B的表面沉积表面层，得到复合薄膜。

优选的，步骤A)中，所述打磨抛光包括：

采用金刚石打磨片对基体进行逐级打磨，再使用金刚石抛光液对打磨后基体表面进行抛光处理；

所述打磨抛光后的基体表面的平均粗糙度Ra≤0.01μm；