CN109518157A - 一种内花键及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内花键技术领域，尤其涉及一种内花键及其制备方法和应用，根据实施例的记载，本发明提供的内花键中的Si掺杂类金刚石薄膜在内花键内表面的均匀性高于90％，其结合强度大于40～50N，薄膜的显微硬度为900～1200HV，与干Si3N4干摩擦系数低于0.2。本发明利用空心阴极法实现了内花键内表面制备致密均匀，具有优异的耐磨、减磨效果的薄膜。

Description

一种内花键及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及机械零部件技术领域，尤其涉及一种内花键及其制备方法和应用。
背景技术
航空发动机飞附机匣用内花键是飞机发动机与飞附机匣之间动力传递的核心零部件，该内花键长期处于高速重载的工作环境，对可靠性和服役寿命有很高的要求。目前该内花键的设计内径为25mm，长度为300mm，采用传统热处理工艺不能满足内花键齿形带表面对耐磨、减摩性能的要求，导致花键表面磨损快，磨屑颗粒进入润滑油中会进一步加剧内花键表面磨损。此外，受内花键材料和配合尺寸的约束，为防止基体材料组织性能演变及形变导致尺寸超差，强化温度不得超过150℃。因此，需要在航空发动机飞附机匣内花键表面制备耐磨、减摩的强化层，以提高内花键的服役寿命。
目前，类金刚石(DLC)薄膜由于具有良好的耐磨及自润滑特性非常适合应用在摩擦副表面，不仅能够提高摩擦副零件表面硬度，还能够大幅降低摩擦系数，是有效解决内花键快速磨损的有效方法，但现有技术中并没有在大长径比内花键内壁表面涂覆有均匀性较好的DLC薄膜；进而使内花键内表面制备的薄膜硬度和结合性能不足，导致内花键传动时薄膜脱落或崩掉；薄膜沉积温度较高，导致材料组织回火，硬度降低，最终使得内花键在使用过程中耐磨性能差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨、减磨的内花键，所述内花键在具有较大的长径比的情况下，仍然可以保证其内表面的薄膜均匀，结合力强，耐磨性能好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种内花键，包括内花键基体和内花键基体内表面的薄膜；
所述薄膜包括Si打底层和交替层叠的Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层；
所述Si掺杂的类金刚石层与Si打底层接触；
所述薄膜的外表层为类金刚石层；
所述Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层的总层数为6～12；
所述内花键的长径比≤12:1，内径≥25mm，长度≤500mm。
优选的，所述内花键内表面的薄膜的厚度为3.5～19μm；所述Si打底层的厚度为0.5～1μm；Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层的厚度独立的为0.5～1.5μm。
本发明还提供了所述的内花键的制备方法，包括以下步骤：
将内花键置于空心阴极放电装置内，所述内花键与空心阴极放电装置中脉冲电源的阴极连接，所述内花键的一端端口正对所述空心阴极放电装置中出气口，所述内花键的另一端端口正对与所述脉冲电源的阳极连接的阳极板，所述阳极板连接有镍镉丝导线，所述镍镉丝导线贯穿所述内花键的内部，通电，在所述内花键内表面沉积Si打底层；
在所述Si打底层表面依次沉积Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层，循环3～6次，得到内花键。
优选的，在内花键内底表面沉积所述Si打底层的条件包括：
电离气体为硅烷，所述硅烷的气流量为2～50sccm；脉冲电压为300～2000V，脉冲频率为100～600Hz，沉积时间为3～20min。
优选的，沉积所述Si掺杂的类金刚石层的条件为：
电离气体为硅烷和乙炔，所述硅烷的气流量为2～50sccm，所述乙炔的气流量为10～400sccm；脉冲电压为400～2000V，脉冲频率为100～600Hz，沉积时间为5～15min。
优选的，在所述Si掺杂的类金刚石层沉积所述类金刚石层的条件为：
电离气体为乙炔，所述乙炔的气流量为10～400sccm；脉冲电压为400～2000V，脉冲频率为100～600Hz，沉积时间为5～15min。
本发明还提供了所述的内花键或由上述制备方法制备得到的内花键在航空发动机飞附机匣中的应用。
本发明提供了一种内花键，包括内花键基体和内花键基体内表面的薄膜；所述薄膜包括Si打底层和交替层叠的Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层；所述Si掺杂的类金刚石层与Si打底层接触；所述薄膜的外表层为类金刚石层；所述Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层的总层数为6～12；所述内花键的长径比≤12:1，内径≥25mm，长度≤500mm。本发明提供的内花键中以Si为其内表面薄膜的打底层，可以起到支撑和过度作用，能够有效提高薄膜的结合力，使内花键表面硬度从内花键基体到薄膜表面梯度升高；Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层交替3～6层可以在保证其具有较好结合性能的条件下，具有较高的硬度，能够避免在大载荷下薄膜受挤压而剥落。根据实施例的记载，所述薄膜在内花键内表面的均匀性高于90％，其结合强度大于40～50N，薄膜的显微硬度为900～1200HV，与干Si3N4干摩擦系数低于0.2。
同时，本发明利用空心阴极法实现了内花键内表面制备薄膜，所述薄膜致密均匀，具有优异的耐磨、减磨效果，提高航空发动机内花键的使用寿命。沉积过程中阳极板和镍镉丝可以提高内花键内部气体的电离比例，内花键的内表面薄膜厚度均匀一致，工作寿命大幅提高；且在制备过程中，无需额外加热源。
附图说明
图1为内花键的结构示意图(1-内花键；2-Si打底层；3-类金刚石层；4-Si掺杂的类金刚石层)。
具体实施方式
本发明提供了一种内花键，包括内花键基体和内花键基体内表面的薄膜；
所述薄膜包括Si打底层和交替层叠的Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层；
所述Si掺杂的类金刚石层与Si打底层接触；
所述薄膜的外表层为类金刚石层；
所述Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层的总层数为6～12；
所述内花键的长径比≤12:1，内径≥25mm，长度≤500mm。
在本发明中，所述内花键内表面的薄膜的厚度优选为3.5～19μm，更优选为4～16μm，最优选为8～12μm；所述Si打底层的厚度优选为0.5～1μm，更优选为0.6～0.9μm，最优选为0.7～0.8μm；所述Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层的厚度各自独立的优选为0.5～1.5μm，更优选为0.8～1.2μm。
本发明还提供了所述的内花键的制备方法，包括以下步骤：
将内花键置于空心阴极放电装置内，所述内花键与空心阴极放电装置中脉冲电源的阴极连接，所述内花键的一端端口正对所述空心阴极放电装置中出气口，所述内花键的另一端端口正对与所述脉冲电源的阳极连接的阳极板，所述阳极板连接有镍镉丝导线，所述镍镉丝导线贯穿所述内花键的内部，通电，在所述内花键内表面沉积Si打底层；
在所述Si打底层表面依次沉积Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层，循环3～6次，得到内花键。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明将内花键置于空心阴极放电装置内，所述内花键与空心阴极放电装置中脉冲电源的阴极连接，所述内花键的一端端口正对所述空心阴极放电装置中出气口，所述内花键的另一端端口正对与所述脉冲电源的阳极连接的阳极板，所述阳极板连接有镍镉丝导线，所述镍镉丝导线贯穿所述内花键的内部，通电，在所述内花键内表面沉积Si打底层。
在本发明中，所述阳极板优选为30cm×30cm，厚为1mm的304不锈钢板；阳极板正对内花键的一侧端口，所述镍镉丝导线贯穿内花键内部，并与阳极板连接；内花键的另一侧端口与空心阴极放电装置中的出气口的距离优选为2cm，所述阳极板与内花键的一侧端口的距离优选为4～6cm，更优选为5cm。
在进行沉积Si打底层之前，本发明优选对内花键进行前处理；所述前处理优选包括以下步骤：
将所述内花键依次进行超声处理、干燥，得到干燥后的内花键；
将铝箔包裹所述干燥后的内花键外表面，露出内花键的两侧端口，采用空心阴极放电法进行离子清洗。
本发明对所述超声处理没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声过程进行并达到清洗内花键表面的目的即可。
在本发明中，所述干燥优选为使用压缩空气吹干水分和烘干；本发明对所述使用压缩空气吹干水分和烘干的条件没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述离子清洗的条件优选为：在真空条件下，通入氩气，气体流量为10～400sccm，脉冲电压为1～5kv，脉冲频率为100～800Hz，清洗时间为10～60min；更优选为：在真空条件下，通入氩气，气体流量为50～350sccm，脉冲电压为2～4kv，脉冲频率为200～600Hz，清洗时间为20～50min；最优选为：在真空条件下，通入氩气，气体流量为100～300sccm，脉冲电压为2.5～3.5kv，脉冲频率为300～500Hz，清洗时间为30～40min。
在本发明中，所述在内花键内底表面沉积Si打底层的条件优选为：电离气体为硅烷，所述硅烷的气流量为2～50sccm；脉冲电压为300～2000V，脉冲频率为100～600Hz，沉积时间为3～20min；更优选为：电离气体为硅烷，所述硅烷的气流量为5～40sccm；脉冲电压为500～1500V，脉冲频率为200～500Hz，沉积时间为5～15min；最优选为：电离气体为硅烷，所述硅烷的气流量为10～30sccm；脉冲电压为800～1200V，脉冲频率为300～400Hz，沉积时间为8～12min。
在本发明中，所述内花键区域表面粗糙度优选为Ra0.4～Ra0.8，硬度HRC50-55。
在内花键内表面沉积Si打底层后，本发明采用空心阴极放电法，在所述Si打底层表面依次沉积Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层，循环3～6次，得到内花键。
在本发明中，沉积所述Si掺杂的类金刚石层的条件优选为：电离气体为硅烷和乙炔，所述硅烷的气流量为2～50sccm，所述乙炔的气流量为10～400sccm；脉冲电压为400～2000V，脉冲频率为100～600Hz，沉积时间为5～15min；更优选为：电离气体为硅烷和乙炔，所述硅烷的气流量为10～40sccm，所述乙炔的气流量为50～350sccm；脉冲电压为500～1500V，脉冲频率为200～500Hz，沉积时间为8～12min；最优选为：电离气体为硅烷和乙炔，所述硅烷的气流量为20～30sccm，所述乙炔的气流量为150～200sccm；脉冲电压为800～1200V，脉冲频率为300～400Hz，沉积时间为9～11min。
在本发明中，沉积类金刚石层的条件优选为：电离气体为乙炔，所述乙炔的气流量为10～400sccm；脉冲电压为400～2000V，脉冲频率为100～600Hz，沉积时间为5～15min；更优选为：电离气体为乙炔，所述乙炔的气流量为50～350sccm；脉冲电压为500～1500V，脉冲频率为200～500Hz，沉积时间为8～12min；最优选为：电离气体为乙炔，所述乙炔的气流量为150～200sccm；脉冲电压为800～1200V，脉冲频率为300～400Hz，沉积时间为9～11min。
上述沉积完成后，本发明优选对沉积后得到的产物进行冷却处理；在本发明中，所述冷却优选为随炉冷却。
本发明还提供了内花键或由上述制备方法制备得到的内花键在航空发动机飞附机匣中的应用。
下面结合实施例对本发明提供的内花键及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种航空发动机飞附机匣内花键，总长300mm，内径28mm。内花键区域表面粗糙度Ra0.8，硬度HRC52。
将内花键进行超声波清洗，使用压缩空气吹干水分，并放入保温烘箱烘干。烘干后的内花键外表面使用铝箔均匀包裹，露出内花键两端口。将内花键放入真空室中，安装镍镉丝导线和阳极板，阳极板距内花键5cm，零件安装好后，真空室抽真空。
真空度达到2×10-3Pa后，通入氩气，流量300sccm，开启脉冲电源，设置脉冲电压5kV，频率100Hz，内花键内部气体受脉冲放电产生等离子体，对内花键表面进行离子清洗60min。
离子清洗结束后，通入硅烷气体，流量50sccm，氩气流量不变，设置脉冲电压800～2kV，频率100Hz，持续20min，在内花键表面沉积Si打底层。
通入乙炔气体，流量200sccm，氩气和硅烷气体流量不变，设置脉冲电源700～1.5kV，持续5min，沉积Si掺杂的类金刚石层。关闭硅烷气体，其它参数保持不变，持续5分钟，沉积类金刚石层。重复开关硅烷气体6次，沉积Si掺杂的类金刚石和类金刚石多层结构薄膜。
薄膜沉积结束后，关闭脉冲电源和气体，保持设备抽真空状态，待真空室温度低于50℃后，打开真空室门，取出镀膜后的内花键。所述内花键的薄膜的总厚度为6μm，其中Si打底层厚度1μm，每层类金刚石薄膜和Si掺杂的类金刚石薄膜的总厚度独立的为0.8～1μm，共6层类金刚石薄膜和Si掺杂的类金刚石薄膜。花键齿面和齿底厚度一致，薄膜硬度达到HV1100，划痕结合力48N，与Si3N4钢球干摩擦系数0.18。
将所述内花键与相同加工方法的无薄膜内花键进行试验台进行最大静摩擦力考核，在相同的试验条件下，本实施例内花键比无薄膜内花键最大静摩擦力减少了45.4％。
实施例2
一种航空发动机飞附机匣内花键，总长400mm，内径55mm。内花键区域表面粗糙度Ra0.4，硬度HRC50。
将内花键进行超声波清洗，使用压缩空气吹干水分，并放入保温烘箱烘干。烘干后的内花键外表面使用铝箔均匀包裹，露出内花键两端口。将内花键放入真空室中，安装镍镉丝导线和阳极板，阳极板距内花键5cm，零件安装好后，真空室抽真空。
真空度达到2X10-3Pa后，通入氩气，流量500sccm，开启脉冲电源，设置脉冲电压1k～3kV，频率800HZ，内花键内部气体受脉冲放电产生等离子体，对内花键表面进行离子清洗60min。
离子清洗结束后，通入硅烷气体，流量50sccm，氩气流量不变，设置脉冲电压800～2kV，频率500HZ，持续20min，在内花键表面沉积Si打底层。
通入乙炔气体，流量50sccm，氩气和硅烷气体流量不变，设置脉冲电源800～2kV，持续10min，沉积Si掺杂的类金刚石层。关闭硅烷气体，其它参数保持不变，持续15分钟，沉积类金刚石层。重复开关硅烷气体6次，沉积Si掺杂的类金刚石和类金刚石多层结构薄膜。
薄膜沉积结束后，关闭脉冲电源和气体，保持设备抽真空状态，待真空室温度低于50℃后，打开真空室门，取出镀膜后的内花键。所述内花键的薄膜厚度5μm，其中Si打底层厚度0.8μm，每层类金刚石薄膜和Si掺杂的类金刚石薄膜的总厚度独立的为0.7～0.8μm，共6层类金刚石薄膜和Si掺杂的类金刚石薄膜。花键齿面和齿底厚度一致，薄膜硬度达到HV1100，划痕结合力45N，与Si3N4钢球干摩擦系数0.16。
将所述内花键与相同加工方法的无薄膜内花键进行试验台进行最大静摩擦力考核，在相同的试验条件下，本实施例内花键比无薄膜内花键最大静摩擦力减少了40％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种内花键，包括内花键基体和内花键基体内表面的薄膜；
所述薄膜包括Si打底层和交替层叠的Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层；
所述Si掺杂的类金刚石层与Si打底层接触；
所述薄膜的外表层为类金刚石层；
所述Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层的总层数为6～12；
所述内花键的长径比≤12:1，内径≥25mm，长度≤500mm。
2.如权利要求1所述的内花键，其特征在于，所述内花键内表面的薄膜的厚度为3.5～19μm；所述Si打底层的厚度为0.5～1μm；Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层的厚度独立的为0.5～1.5μm。
3.权利要求1～2任一项所述的内花键的制备方法，包括以下步骤：
将内花键置于空心阴极放电装置内，所述内花键与空心阴极放电装置中脉冲电源的阴极连接，所述内花键的一端端口正对所述空心阴极放电装置中出气口，所述内花键的另一端端口正对与所述脉冲电源的阳极连接的阳极板，所述阳极板连接有镍镉丝导线，所述镍镉丝导线贯穿所述内花键的内部，通电，在所述内花键内表面沉积Si打底层；
在所述Si打底层表面依次沉积Si掺杂的类金刚石层和类金刚石层，循环3～6次，得到内花键。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在内花键内底表面沉积所述Si打底层的条件包括：
电离气体为硅烷，所述硅烷的气流量为2～50sccm；脉冲电压为300～2000V，脉冲频率为100～600Hz，沉积时间为3～20min。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，沉积所述Si掺杂的类金刚石层的条件为：
电离气体为硅烷和乙炔，所述硅烷的气流量为2～50sccm，所述乙炔的气流量为10～400sccm；脉冲电压为400～2000V，脉冲频率为100～600Hz，沉积时间为5～15min。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述Si掺杂的类金刚石层沉积所述类金刚石层的条件为：
电离气体为乙炔，所述乙炔的气流量为10～400sccm；脉冲电压为400～2000V，脉冲频率为100～600Hz，沉积时间为5～15min。
7.权利要求1或2所述的内花键或由权利要求3～6任一项所述的制备方法制备得到的内花键在航空发动机飞附机匣中的应用。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111218663A (zh) * 2020-03-05 2020-06-02 上海新弧源涂层技术有限公司 一种类金刚石保护性涂层及其制备方法
CN115110056A (zh) * 2022-05-24 2022-09-27 新铂科技(东莞)有限公司 一种管道内壁耐腐蚀dlc膜层的制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102443764A (zh) * 2010-10-12 2012-05-09 株式会社捷太格特 Dlc包覆部件
CN102994967A (zh) * 2011-09-17 2013-03-27 中国科学院兰州化学物理研究所 超厚类金刚石涂层的超高速制备方法
CN103129023A (zh) * 2013-02-27 2013-06-05 武汉大学 一种管道内壁防腐蚀耐磨Si/Si-DLC/DLC自润滑涂层及其制备方法
CN103469205A (zh) * 2013-08-01 2013-12-25 合肥永信等离子技术有限公司 一种荷叶类金刚石膜的镀膜工艺
JP2015055006A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 株式会社ジェイテクト 被膜および摺動部材
JP2016074932A (ja) * 2014-10-03 2016-05-12 神港精機株式会社 硬質被膜およびその形成方法ならびに形成装置
CN106119783A (zh) * 2016-08-08 2016-11-16 珠海罗西尼表业有限公司 功能梯度的类金刚石碳薄膜及其制备方法和制品

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102443764A (zh) * 2010-10-12 2012-05-09 株式会社捷太格特 Dlc包覆部件
CN102994967A (zh) * 2011-09-17 2013-03-27 中国科学院兰州化学物理研究所 超厚类金刚石涂层的超高速制备方法
CN103129023A (zh) * 2013-02-27 2013-06-05 武汉大学 一种管道内壁防腐蚀耐磨Si/Si-DLC/DLC自润滑涂层及其制备方法
CN103469205A (zh) * 2013-08-01 2013-12-25 合肥永信等离子技术有限公司 一种荷叶类金刚石膜的镀膜工艺
JP2015055006A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 株式会社ジェイテクト 被膜および摺動部材
JP2016074932A (ja) * 2014-10-03 2016-05-12 神港精機株式会社 硬質被膜およびその形成方法ならびに形成装置
CN106119783A (zh) * 2016-08-08 2016-11-16 珠海罗西尼表业有限公司 功能梯度的类金刚石碳薄膜及其制备方法和制品

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111218663A (zh) * 2020-03-05 2020-06-02 上海新弧源涂层技术有限公司 一种类金刚石保护性涂层及其制备方法
CN115110056A (zh) * 2022-05-24 2022-09-27 新铂科技(东莞)有限公司 一种管道内壁耐腐蚀dlc膜层的制备方法

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