CN110607508A - 用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜及其制备方法，用于齿轮泵齿轮表面的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；用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：等离子体轰击活化、沉积梯度过渡层、沉积硼碳复合功能层以及沉积非晶碳层。其采用磁控溅射技术获得，工艺稳定，可实现批量生产。且硬质硼碳复合薄膜具有低摩擦和高耐磨、高硬度与韧性一体化特性，能够有效提高齿轮泵组件的可靠性和服役寿命。

Description

用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及了齿轮泵齿轮表面强化与润滑处理技术领域，具体的是一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜及其制备方法。
背景技术
齿轮泵是液压系统中用来输送流体介质的重要装置，它依靠一对油泵齿轮的高速旋转运动输送介质，同时泵内全部零件是靠泵工作时输送介质来润滑的，因此齿轮油泵通常用于输送具有润滑性以及无腐蚀性的油类、如重油、柴油、润滑油等液体介质。
齿轮泵通过油泵齿轮在啮合时引起的压油腔和吸油腔的变化实现吸油和排油的过程。然而，由于油泵齿轮啮合时其侧隙与顶隙均很小，输出的介质压力又较高，其相互作用所受到的载荷很大在传动过程中受力较大，容易产生磨损，因此需要油泵齿轮啮合面以及侧面具有较高的硬度与一定的润滑性；在齿轮泵使用过程中会遇到泵送的介质不足导致齿轮泵内零件的润滑不良的情况，因此需要泵内零件，特别是油泵齿轮具有一定的润滑性；齿轮泵在通常的安装使用过程中会不可避免的出现震动而加剧了油泵齿轮的冲击磨损，降低了齿轮泵工作的可靠性，缩短了油泵齿轮的使用寿命，因此要求油泵齿轮啮合面具有高的硬度与韧性。通过表面改性的方法在油泵齿轮表面制备改性层，能够有效提高油泵齿轮啮合面表面的强度、耐冲击能力和疲劳强度并同时具备润滑性能，满足齿轮泵对油泵齿轮的综合性能需求。然而传统的齿轮表面强化处理技术如渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗金属、激光表面强化、热喷涂等已不能满足油泵齿轮啮合面表面的强度、耐高温能力和疲劳强度以及同时具备润滑性能的要求。因此，为了提高油泵齿轮的可靠性与服役寿命，需要采用兼具高硬度、高韧性以及润滑性能的耐冲击和抗疲劳的表面技术来处理油泵齿轮。
其中高硬度和低摩擦的碳基薄膜是近年来颇受关注的新型防护薄膜，它具有耐磨与润滑一体化特性，但碳基薄膜存在高应力和脆性等瓶颈问题，直接限制了其在高技术领域的广泛应用，因此具有强韧化特性的碳基薄膜一直是产业界追求的理想薄膜材料。虽然目前可通过金属掺杂改善碳基薄膜的应力和脆性问题，但均会在不同程度上降低碳基薄膜的力学性能与摩擦学性能，而且其承载能力也有限，不能完全满足高速高载工况下齿轮涂层的要求，因此开发具有抗磨、自润滑和强韧一体化的涂层是解决提高油泵齿轮的可靠性与服役寿命的重要途径。对现有文献和专利检索，未发现采用真空气相沉积技术在齿轮泵组件油泵齿轮表面沉积硼碳复合硬质薄膜的具体技术措施和手段。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜及其制备方法，其采用磁控溅射技术获得，工艺稳定，可实现批量生产。
为实现上述目的，本申请实施例公开了一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜，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。
优选的，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。
优选的，所述硼碳复合功能层为MexByCz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2.0～3.0 μm。
优选的，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。
本申请实施例公开了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，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2～3 μm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。
优选的，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。
优选的，所述齿轮泵组齿轮的材质为40Cr、20CrMnTi或022Cr17Ni12Mo2。
优选的，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。
本发明的有益效果如下：
1、硼碳系硬质薄膜能够保持碳基薄膜的低摩擦特性，同时能够大幅提高碳基薄膜的硬度和耐磨损性能，并能够缓解其内应力，使硼碳系硬质薄膜具有一定的韧性，其承载能力也能大幅度提高，可在齿轮泵齿轮表面强化与润滑处理领域取得应用；
2、硼碳系硬质薄膜具有低摩擦和高耐磨、高硬度与韧性一体化特性，能够有效提高齿轮泵组件的可靠性和服役寿命。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，作详细说明如下。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为达到上述目的，本发明提供一种用于齿轮泵齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜，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。
进一步的，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。
进一步的，所述硼碳复合功能层为MexByCz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2.0～3.0 μm。
进一步的，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。
为达到上述目的，本发明提供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，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2～3 μm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。
进一步的，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。
进一步的，所述齿轮泵组齿轮的材质为40Cr、20CrMnTi或022Cr17Ni12Mo2。
进一步的，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。
实施例1，本实施例中，基体为油泵斜齿轮，所述油泵斜齿轮的材质为40Cr，渗氮后的硬度≥50HRC。上述部件表面的薄膜组成依次为位于部件表面的厚度为0.5μm的金属Cr、Cr 与C的梯度过渡层、梯度过渡层上厚度为2.5μm的CrxByCz复合功能层，以及CrxByCz复合功能层上厚度为0.2μm的非晶碳层。
该齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜的制备方法包括如下步骤：
步骤1：等离子体轰击活化
将清洗之后的油泵斜齿轮置于四周依次安装高纯铬靶、CrB2靶、高纯铬靶、高纯石墨靶的磁控溅射系统的真空室中，将真空室预抽真空至1×10-3Pa，然后通入氩气使得真空室内的气压达到0.5Pa，进一步的，在油泵斜齿轮上施加-700V的偏压，使得油泵斜齿轮表面产生等离子体辉光进行表面活化处理，活化处理的时间为1500秒；
步骤2：沉积梯度过渡层
将经步骤1处理后的油泵斜齿轮利用磁控溅射系统真空室四周安装的高纯铬靶、CrB2靶、高纯铬靶以及高纯石墨靶进行薄膜沉积；
使用高纯铬靶和高纯石墨靶在油泵斜齿轮上沉积梯度过渡层。
首先向真空室通入氩气，使得真空室内的气压到达0.3Pa，然后向油泵斜齿轮施加-100 V的偏压，先使用高纯铬靶在齿轮表面首先沉积0.2μm的Cr层，高纯铬靶的溅射功率为1500 W；然后在600s内逐渐将高纯石墨靶溅射功率增加至2500W，同时将高纯铬靶溅射功率逐渐减小至0W，在Cr层上沉积0.3μm的金属Cr与C的混合层。
步骤3：沉积CrxByCz复合功能层
首先向真空室通入氩气，使得真空室内的工作气压为0.3Pa，向油泵斜齿轮施加-70V 的偏压，CrB2靶的溅射功率为800W，高纯石墨靶的溅射功率为2500W，高纯铬靶溅射功率为0W，在梯度过渡层表面沉积厚度达为2.5μm的CrxByCz复合功能层。
步骤4：沉积非晶碳层
首先将真空室的工作气压保持为0.3Pa，向油泵斜齿轮施加-70V的偏压，高纯石墨靶的溅射功率为2500W，在CrxByCz复合功能层表面沉积厚度为0.2μm的非晶碳层，最后在油泵斜齿轮表面获得厚度为3.2μm的硬质硼碳复合薄膜。
对上述实施例提供的油泵斜齿轮表面硬质硼碳复合薄膜进行测试，结果表明：硬质硼碳复合薄膜呈灰黑色，表面光亮，结构致密；硬质硼碳复合薄膜的纳米硬度为22±1GPa，结合强度为50±4N。采用摩擦磨损试验机评价硬质硼碳复合薄膜的摩擦磨损性能，具体实验条件为：采用球-盘往复模式，频率5Hz，摩擦对偶球为Φ6mm的GCr15球，载荷为40N；本发明的油泵斜齿轮表面硬质硼碳复合薄膜的稳定阶段干摩擦系数保持在0.11～0.12之间，磨损率为7.8×10-8mm3/(Nm)；在粘度等级为5W/30的CF-4柴油机油下的稳定阶段摩擦系数保持在0.09，磨损率均低于3.4×10-9mm3/(Nm)。由上述实验可见，硼碳系硬质薄膜能够在保持碳基薄膜的低摩擦特性同时，大幅提高其硬度和耐磨损性能，并能够缓解其内应力，使薄膜具有一定的韧性，其承载能力也能大幅度提高。
实施例2，本实施例中，基体为油泵人字齿轮，材质为20CrMnTi，渗碳化后的硬度≥HRC58。上述部件表面的硬质硼碳复合薄膜的组成依次为位于部件表面的厚度为0.5μm的金属Cr、Cr与C的梯度过渡层，梯度过渡层上厚度为2.3μm的TixByCz复合功能层，以及TixByCz复合功能层上厚度为0.2μm的非晶碳层。
该齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜的制备方法包括如下步骤：
步骤1：等离子体轰击活化
将清洗之后的油泵人字齿轮置于四周依次安装高纯铬靶、TiB2靶、高纯铬靶、高纯石墨靶的磁控溅射系统的真空室中，然后将真空室预抽真空至1×10-3Pa，通入氩气使得真空室内的气压到达0.5Pa，然后在齿轮上施加-700V的偏压，使得油泵人字齿轮表面产生等离子体辉光进行表面活化处理，表面活化处理的时间为1500s；
步骤2：沉积梯度过渡层
将经步骤1处理后的油泵人字齿轮利用磁控溅射系统真空室四周安装的高纯铬靶、TiB2 靶、高纯铬靶、高纯石墨靶进行薄膜沉积；
首先向真空室内通入氩气使得真空室内的气压保持0.3Pa，向油泵人字齿轮施加-100V 的偏压，使用高纯铬靶在齿轮表面首先沉积0.2μm的Cr层，高纯铬靶的溅射功率为1500W；然后在600秒内将高纯石墨靶的溅射功率逐渐增加至2500W，同时将高纯铬靶的溅射功率逐渐减小至0W，在Cr层上沉积0.3μm的金属Cr与C的混合层。
步骤3：沉积TixByCz复合功能层
首先向真空室通入氩气使得真空室内的工作气压为0.3Pa，然后向油泵人字齿轮施加-70 V的偏压，使用TiB2靶以及高纯石墨靶在梯度过渡层表面沉积厚度达为2.5μm的TixByCz复合功能层，TiB2靶的溅射功率为800W，高纯石墨靶的溅射功率为2500W，铬靶溅射功率为 0W。
步骤4：沉积非晶碳层
保持真空室的工作气压为0.3Pa，向油泵人字齿轮施加-70V的偏压，使用高纯石墨靶在TixByCz复合功能层表面沉积厚度为0.2μm的非晶碳层，高纯石墨靶的溅射功率为2500W。最后在油泵人字齿轮表面获得厚度为3.0μm的硬质硼碳复合薄膜。
对上述实施例提供的油泵人字齿轮表面硬质硼碳复合薄膜进行测试，结果表明：硬质硼碳复合薄膜呈灰黑色，表面光亮，结构致密；硬质硼碳复合薄膜的纳米硬度为22±1GPa，结合强度为45±2N。采用摩擦磨损试验机评价硬质硼碳复合薄膜的摩擦磨损性能，具体实验条件为：采用球-盘往复模式，频率5Hz，摩擦对偶球为Φ6mm的GCr15球，载荷为40N；本发明的油泵人字齿轮表面硬质硼碳复合薄膜的稳定阶段干摩擦系数保持在0.10～0.11之间，磨损率为6.5×10-8mm3/(Nm)；在粘度等级为5W/30的CF-4柴油机油下的稳定阶段摩擦系数保持在0.07，磨损率均低于3.2×10-9mm3/(Nm)。由上述实验可知，硼碳系硬质薄膜具有低摩擦和高耐磨、高硬度与韧性一体化特性。
实施例3，本实施例中，基体为油泵直齿轮，材质为022Cr17Ni12Mo2，硬度Hv190。上述部件表面的硬质硼碳复合薄膜的组成依次为位于部件表面的厚度为0.8μm的金属Cr、Cr与C的CrxByCz复合功能层，CrxByCz复合功能层上厚度为3.0μm的TixByCz复合功能层，以及TixByCz复合功能层上厚度为0.2μm的非晶碳层。
该齿轮表面的硬质硼碳复合薄膜的制备方法包括如下步骤：
步骤1：等离子体轰击活化
将清洗之后的油泵直齿轮置于四周依次安装高纯铬靶、TiB2靶、高纯铬靶、高纯石墨靶的磁控溅射系统的真空室中，预抽真空至1×10-3Pa，然后通入氩气使得真空室内的气压在 0.5Pa，然后在油泵直齿轮上施加-700V的偏压，使得油泵直齿轮表面产生等离子体辉光进行表面活化处理，表面活化处理的时间为1500秒。
步骤2：沉积梯度过渡层
将经步骤1处理后的油泵直齿轮利用磁控溅射系统真空室四周安装的高纯铬靶、TiB2靶、高纯铬靶以及高纯石墨靶进行薄膜沉积。
通入氩气使得真空室内的气压达到0.3Pa，向油泵直齿轮施加-100V的偏压，先使用高纯铬靶在油泵直齿轮表面首先沉积0.3μm的Cr层，高纯铬靶的溅射功率为1500W；然后在900秒内逐渐增加高纯石墨靶溅射功率至2500W，同时将高纯铬靶的溅射功率逐渐减小至0W，沉积0.5μm的金属Cr与C的混合层。
步骤3：沉积TixByCz复合功能层
首先向真空室通入氩气至0.3Pa，然后向油泵直齿轮施加-70V的偏压，使用TiB2靶和高纯石墨靶沉积TixByCz复合功能层，TiB2靶的溅射功率为2000W，高纯石墨靶的溅射功率为 2000W，铬靶溅射功率为0W，然后在300秒内逐渐增加通入乙炔气体的流量至160sccm，保持至TixByCz复合功能层沉积结束，获得厚度达为3.0μm的TixByCz复合功能层。
步骤4：沉积非晶碳层
保持真空室的工作气压为0.3Pa，向油泵直齿轮施加-70V的偏压，使用高纯石墨靶和乙炔气体在TixByCz复合功能层表面沉积厚度为0.2μm的非晶碳层，高纯石墨靶的溅射功率为2500W，乙炔气体的流量至160sccm，最后在油泵直齿轮面获得厚度为4.0μm的硬质硼碳复合薄膜。
对上述实施例提供的齿轮泵组件油泵直齿轮表面硬质硼碳复合薄膜进行测试，结果表明：硬质硼碳复合薄膜呈灰黑色，表面光亮，结构致密；硬质硼碳复合薄膜的纳米硬度为29 ±2GPa，结合强度为55±2N。采用摩擦磨损试验机评价齿轮泵组件油泵直齿轮表面硬质硼碳复合薄膜的摩擦磨损性能，具体实验条件为：采用球-盘往复模式，频率5Hz，摩擦对偶球为Φ6mm的GCr15球，载荷为40N；本发明的齿轮泵组件油泵直齿轮表面硬质硼碳复合薄膜的稳定阶段干摩擦系数保持在0.09～0.1之间，磨损率为4.5×10-8mm3/(Nm)；在粘度等级为 5W/30的CF-4柴油机油下的稳定阶段摩擦系数保持在0.08，磨损率均低于3.0×10-9mm3/(Nm)。由上述实验可知，硼碳系硬质薄膜具有低摩擦和高耐磨、高硬度与韧性一体化特性。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

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MexByCz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。
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