CN113481473B - 一种钛合金轴承座及其制备方法和航空部件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛合金轴承座及其制备方法和航空部件，涉及表面镀膜技术领域。该钛合金轴承座包括钛合金轴承座基体、涂覆于钛合金轴承座基体内侧表面的金属底层以及涂覆于金属底层表面的耐磨涂层，金属底层的金属材质与钛合金轴承座基体的材质不同，耐磨涂层为金属层与金属氮化物层交替的多层涂层。本申请中金属底层实现表面的耐磨涂层可退镀的效果，从而使工程化过程中表面耐磨涂层可返工和部件的再制造。金属层与金属氮化物层交替设置，有利于减小层与层之间的内应力，使得耐磨涂层与钛合金轴承座基体的结合力度更强，不易脱落，有效解决了钛合金轴承座难以加工，部件易损耗以及摩擦磨损失效的问题，显著延长钛合金轴承座的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及表面镀膜技术领域，具体而言，涉及一种钛合金轴承座及其制备方法和航空部件。
背景技术
随着我国航空事业的发展，减重是提升飞机性能的有效途径之一。钛合金因其拥有比重小、比强度高、热稳定性好、耐腐蚀等优良的综合性能，航空部件常用钛合金来替代钢来实现减重。然而钛合金也存在不足的地方，比如表面硬度低、摩擦磨损性能较差，尤其是当钛合金和其它的金属发生接触的时候就非常容易造成微动磨损以及粘着磨损，这严重限制了钛合金的应用。
钛合金轴承座的磨损是其最为常见的问题，针对钛合金轴承座耐磨性能差的问题，传统采用化学镀技术在钛合金轴承座表面制备镍合金层仍存在耐磨性不足的问题。中国专利201310593595.8报道了采用渗氮技术提高钛合金轴承座耐磨性能，然而该法处理温度高达850℃-950℃，存在部件易变形的隐患。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛合金轴承座，旨在提升钛合金轴承座的耐磨性能，延缓钛合金轴承座与轴承之间的摩擦磨损失效。
本发明的目的在于提供一种钛合金轴承座的制备方法，其有效解决钛合金轴承座的摩擦磨损失效问题，显著延长钛合金轴承座的使用寿命。
本发明的目的在于提供一种航空部件，其具有使用寿命长的优点，能够显著延长钛合金轴承座等零部件的更换周期。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种钛合金轴承座，其包括钛合金轴承座基体、涂覆于所述钛合金轴承座基体表面的金属底层以及涂覆于所述金属底层表面的耐磨涂层，所述金属底层的金属材质与所述钛合金轴承座基体的材质不同，所述耐磨涂层为金属层与金属氮化物层交替的多层涂层。
在可选的实施方式中，所述金属底层为金属Cr形成的涂层；
优选地，所述金属底层的厚度为200～500nm。
在可选的实施方式中，所述金属层为Ti、Zr或Cr中的至少一种元素的膜层；
优选地，所述金属层为Ti涂层；
优选地，所述金属层的厚度为50～200nm。
在可选的实施方式中，所述金属氮化物层为Ti、Zr或Cr中至少一种元素的氮化物形成的涂层；
优选地，所述金属氮化物层为TiN膜层；
优选地，所述金属氮化物层的厚度为100～400nm。
在可选的实施方式中，所述耐磨涂层中第一层为所述金属层，最后一层为所述金属氮化物层；
优选地，所述耐磨涂层的总厚度为2000～10000nm；
优选地，所述耐磨涂层的显微硬度为Hv2000～3000，结合力为HF(1～2)级。
第二方面，本发明提供一种如前述实施方式任一项所述的钛合金轴承座的制备方法，在所述钛合金轴承座基体上依次形成所述金属底层和所述耐磨涂层。
在可选的实施方式中，形成所述金属底层以及所述耐磨涂层中的每一层的方法分别独立地选自电弧离子镀法和磁控溅射法中的任意一种；
优选地，在采用电弧离子镀法形成所述金属底层的过程中，电弧靶电流60～80A，偏压-100～-200V，氩气流量100～300mL/min，沉积时间10～30min；
优选地，在采用电弧离子镀法形成所述金属层的过程中，电弧靶电流60～80A，偏压-100～-200V，氩气流量150～250mL/min，沉积时间3～10min；
优选地，在采用电弧离子镀法形成所述金属氮化物涂层的过程中，电弧靶电流80～100A，偏压-100～-200V，氮气流量500～700mL/min，沉积时间5～20min；
优选地，在采用电弧离子镀法形成所述金属层与所述金属氮化物层交替的多层涂层的过程中，利用计算机控制重复所述金属层与所述金属氮化物层周期为10～50个。
在可选的实施方式中，在所述钛合金轴承座基体上形成所述金属底层之前，还包括对所述钛合金轴承座基体进行超声清洗、抽真空并加热；
优选地，抽真空至1×10-1～5×10-3Pa；
优选地，加热温度为250～350℃。
在可选的实施方式中，在对所述钛合金轴承座基体进行超声清洗、抽真空并加热后，还包括对所述钛合金轴承座基体进行等离子体刻蚀处理；
优选地，采用辉光放电对所述钛合金轴承座基体进行气体等离子体刻蚀处理的过程中，偏压-800～-1000V，氩气流量200～400mL/min，刻蚀30～50min。
在可选的实施方式中，在对所述钛合金轴承座基体进行等离子体刻蚀处理后还包括对所述钛合金轴承座基体进行清洗刻蚀；
优选地，采用电弧离子镀法对所述钛合金轴承座基体进行金属Cr离子和高能电子共同清洗刻蚀的过程中，电弧靶电流为60～80A，偏压-600～-800V，氩气流量100～200mL/min，刻蚀10～30min。
第三方面，本发明提供一种航空部件，其包括如前述实施方式任一项所述的钛合金轴承座或者如前述实施方式任一项所述的钛合金轴承座的制备方法制备而成的钛合金轴承座；
优选地，所述航空部件选自载人飞机、无人机中的任意一种。
本发明具有以下有益效果：
本申请提供的钛合金轴承座通过在钛合金轴承座基体的内侧表面涂覆金属底层，然后再在金属底层的表面涂覆金属层与金属氮化物层交替的多层涂层形成耐磨涂层，通过在钛合金轴承座基体和耐磨涂层之间引入与基材不同成分的金属底层，实现表面的耐磨涂层可退镀的效果，从而使工程化过程中表面耐磨涂层可返工和部件的再制造。本申请中耐磨涂层为金属层与金属氮化物层交替设置，有利于减小层与层之间的内应力，使得耐磨涂层与钛合金轴承座基体的结合力度更强，不易脱落。本申请提供的钛合金轴承座可有效提高钛合金轴承座的摩擦磨损性能，与无涂层的基材相比，耐磨性能提高1-2个数量级，从而提高钛合金轴承座的使用寿命。多层涂层的厚度可达到2000-10000nm，涂层与钛合金基体结合力在HF1级以上(洛氏硬度计压1500N后对压痕进行评级)，兼具良好的承压能力和耐磨性能，可有效提高易钛合金轴承座的使用寿命。多层涂层的制备温度低(≤350℃)，工件无变形，无需后加工；同时，制备方法效率高，重复性好，无污染。本申请提供的钛合金轴承座的制备方法能够有效解决钛合金轴承座表面涂层难以加工，部件易损耗以及的摩擦磨损失效问题，显著延长钛合金轴承座的使用寿命。包含上述钛合金轴承座的航空部件的使用寿命长，能够显著延长钛合金轴承座等零部件的更换周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的钛合金轴承座的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的钛合金轴承座表面耐磨涂层截面图；
图3为本发明实施例提供的以钛合金为基体的表面耐磨涂层的压痕形貌；
图4为本发明实施例提供的钛合金基表面耐磨涂层(a)和钛合金(b)的摩擦磨损形貌。
图标：100-钛合金轴承座；101-钛合金轴承座基体；102-涂层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种钛合金轴承座100，其包括钛合金轴承座基体101和涂覆于钛合金轴承座基体101表面的耐磨涂层，涂层102包括涂覆于钛合金轴承座基体101内侧表面的金属底层以及涂覆于金属底层表面的耐磨涂层，其中，金属底层的金属材质与钛合金轴承座基体的材质不同，耐磨涂层为金属层与金属氮化物层交替的多层涂层。
钛合金轴承座100区别于一般的钛合金板材，在对钛合金轴承座100进行涂覆耐磨涂层时，是涂覆于钛合金轴承座100的内侧表面，加工难度较大，此外，钛合金轴承座100的耐磨涂层的涂覆还有精度和尺寸的要求，并且对耐磨涂层和钛合金轴承座基体101的结合强度也有较高的要求。因此，在实际涂覆时，容易出现涂覆后无法达到精度和尺寸等要求而导致加工失败的情况。
鉴于此，本申请中通过在钛合金轴承座基体101和表面耐磨涂层之间引入与基材不同成分的金属底层，实现表面涂层可退镀的效果，从而使工程化过程中表面耐磨涂层可返工和部件的再制造。
具体来说，本申请中，金属底层为金属Cr形成的涂层；优选地，金属底层的厚度为200～500nm。本申请中，金属层为Ti、Zr或Cr中的至少一种元素的膜层；优选地，金属层为Ti涂层；优选地，金属层的厚度为50～200nm。金属氮化物层为Ti、Zr或Cr中至少一种元素的氮化物形成的涂层；优选地，金属氮化物层为TiN膜层；优选地，金属氮化物层的厚度为100～400nm。
请参阅图2，本申请中，耐磨涂层中第一层为金属层，最后一层为金属氮化物层。金属层作为第一层直接与金属底层接触，其结合力度更佳，并且有利于形成过渡，便于与后续的金属氮化物层进行结合。而最后一层为金属氮化物层可以起到更佳的耐磨、耐冲击性能。本申请中通过金属层和金属氮化物层交替形成本申请特定的耐磨涂层，耐磨涂层的总厚度为2000～10000nm，其与钛合金轴承座基体101的结合强度佳，耐磨涂层的显微硬度为Hv2000～3000，结合力为HF1～2级，不易脱落。
请参阅图3和图4，可以看出，通过在钛合金轴承座基体101形成金属底层和耐磨涂层，其耐磨性能更佳，耐冲击性能更佳。
此外，本发明实施例还提供了一种钛合金轴承座100的制备方法，其包括在钛合金轴承座基体101上形成耐磨涂层。
具体来说，包括如下步骤：
S1、超声清洗、抽真空并加热。
将钛合金轴承座基体101进行超声波清洗30-40min后用专用夹具装夹好，置于镀膜腔室中，当真空抽至1×10-1～5×10-3Pa时加热至250-350℃。
S2、等离子体刻蚀处理。
采用辉光放电对钛合金轴承座基体101进行气体等离子体刻蚀处理，等离子体刻蚀处理的过程中，偏压-800～-1000V，氩气流量200～400mL/min，刻蚀30～50min。
S3、清洗刻蚀。
采用电弧离子镀法对钛合金轴承座基体101进行金属离子和高能电子共同清洗刻蚀，共同清洗刻蚀的过程中，电弧靶电流为60～80A，偏压-600～-800V，氩气流量100～200mL/min，刻蚀10～30min。
辉光放电刻蚀力度较低，进行预处理，然后再利用电弧离子镀法再次刻蚀，刻蚀效果更佳，可以有效去除钛合金轴承座基体101表面的氧化皮，有利于提升耐磨涂层与钛合金轴承座基体101表面的结合力度。
S4、形成金属底层
形成金属底层可以选择电弧离子镀法和磁控溅射法中的任意一种。
本申请中，采用电弧离子镀法形成金属底层，在形成金属底层的过程中，电弧靶电流60～80A，偏压-100～-200V，氩气流量100～300mL/min，沉积时间10～30min。
本申请中，通过在钛合金轴承座基体101和耐磨涂层之间引入与基材不同成分的金属Cr底层，实现表面涂层可退镀的效果，从而使工程化过程中表面耐磨涂层可返工和部件的再制造。例如，可以利用化学试剂和电化学的方式实现将金属Cr底层以及涂覆于金属Cr底层表面的不合格的耐磨涂层一并去除而不损伤钛合金轴承座基体101。
S5、形成耐磨涂层。
形成耐磨涂层中的每一层的方法分别独立地选自电弧离子镀法和磁控溅射法中的任意一种。
本申请优选采用电弧离子镀法在钛合金轴承座基体101表面形成耐磨涂层，优选地，在采用电弧离子镀法形成金属层的过程中，电弧靶电流60～80A，偏压-100～-200V，氩气流量150～250mL/min，沉积时间3～10min；在采用电弧离子镀法形成金属氮化物涂层的过程中，电弧靶电流80～100A，偏压-100～-200V，氮气流量500～700mL/min，沉积时间5～20min。
优选地，在采用电弧离子镀法形成金属层与金属氮化物层交替的多层涂层的过程中，利用计算机控制重复金属层与金属氮化物层周期为10～50个。
进一步地，本发明还提供了一种航空部件，其包括上述钛合金轴承座100，优选地，航空部件选自载人飞机、无人机中的任意一种。
本申请提供的钛合金轴承座100通过在钛合金轴承座基体101上形成金属底层以及耐磨涂层，其中，金属底层的金属材质与钛合金轴承座基体的材质不同，通过在钛合金轴承座基体和耐磨涂层之间引入与基材不同成分的金属底层，实现表面的耐磨涂层可退镀的效果，从而使工程化过程中表面耐磨涂层可返工和部件的再制造。耐磨涂层为金属层与金属氮化物膜层交替的多层涂层，可有效提高钛合金轴承座100的摩擦磨损性能，与无涂层的基材相比，耐磨性能提高1-2个数量级，从而提高钛合金轴承座100的使用寿命。多层涂层的厚度可达到2000-10000nm，涂层与钛合金基体结合力在HF1级以上(洛氏硬度计压1500N后对压痕进行评级)，兼具良好的承压能力和耐磨性能，可有效提高易钛合金轴承座100的使用寿命。多层涂层的制备温度低(≤350℃)，工件无变形，无需后加工；同时，制备方法效率高，重复性好，无污染。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种钛合金轴承座100的制备方法，其包括以下步骤：
S1：将钛合金轴承座基体101进行超声波清洗30min后用专用夹具装夹好，置于镀膜腔室中，当真空抽至优于1×10-1Pa时加热至300℃。
S2：对清洗干净的钛合金轴承座基体101采用辉光放电进行等离子体刻蚀处理，其中等离子体刻蚀参数为：偏压-1000V，氩气流量400mL/min，刻蚀30min。
S3：对氩离子刻蚀预处理后的钛合金轴承座基体101采用电弧离子镀技术，进行金属Cr离子和高能电子共同清洗刻蚀，其中参数为：Ti靶电流为70A，偏压-700V，氩气流量150mL/min，刻蚀20min。
S4：对离子刻蚀后的钛合金轴承座基体101采用电弧离子镀技术，首先沉积厚度约500nm的Cr底层，其中电弧离子镀参数为：Cr靶电流为70A，偏压-100V，氩气流量200mL/min，沉积时间30min。
S5：在第S4步的基础上采用电弧离子镀技术沉积厚度为150nm的Ti膜层，其中电弧离子镀参数为：Ti靶电流为70A，偏压-100V，氩气流量200mL/min，沉积时间10min。
S6：在第S5步的基础上采用电弧离子镀技术沉积厚度为350nm的TiN膜层，其中电弧离子镀参数为：Ti靶电流为90A，偏压-200V，氮气流量600mL/min，沉积时间20min。
S7：利用计算机控制重复S5和S6步20周期。
所制备的Ti/TiN多层涂层厚度约10000nm，硬度约2500Hv，结合力为HF1级，涂层试样对9Cr18钢摩擦副的磨损率为1.22×10-6mm3/m·N(钢球直径6mm，载荷5N，频率8HZ，振幅10mm)，同条件下TA7钛合金的磨损率为1.82×10-4mm3/m·N，经镀Ti/TiN多层涂层后耐磨性提高100倍以上。所制备的Ti/TiN多层涂层钛合金轴承座100使用寿命满足设计要求。
实施例2
本实施例提供一种钛合金轴承座100的制备方法，其包括以下步骤：
S1：将钛合金轴承座基体101进行超声波清洗30min后用专用夹具装夹好，置于镀膜腔室中，当真空抽至优于5×10-3Pa时加热至300℃。
S2：对清洗干净的钛合金轴承座基体101采用辉光放电进行等离子体刻蚀处理，其中等离子体刻蚀参数为：偏压-900V，氩气流量300mL/min，刻蚀40min。
S3：对氩离子刻蚀预处理后的钛合金轴承座基体101采用电弧离子镀技术，进行金属Cr离子和高能电子共同清洗刻蚀，其中参数为：Cr靶电流为60A，偏压-800V，氩气流量100mL/min，刻蚀10min。
S4：对离子刻蚀后的钛合金轴承座基体101采用电弧离子镀技术，首先沉积厚度约300nm的Cr底层，其中电弧离子镀参数为：Cr靶电流为60A，偏压-200V，氩气流量300mL/min，沉积时间20min。
S5：在第S4步的基础上采用电弧离子镀技术沉积厚度为100nm的Ti膜层，其中电弧离子镀参数为：Ti靶电流为60A，偏压-200V，氩气流量150mL/min，沉积时间5min。
S6：在第S4步的基础上采用电弧离子镀技术沉积厚度为150nm的TiN膜层，其中电弧离子镀参数为：Ti靶电流为80A，偏压-100V，氮气流量500mL/min，沉积时间10min。
S7：利用计算机控制重复S5和S6步20周期。
所制备的Ti/TiN多层涂层厚度约5000nm，硬度约2200Hv，结合力为HF1级，涂层试样对Cr4Mo4V钢摩擦副的磨损率为6.45×10-6mm3/m·N(钢球直径6mm，载荷5N，频率8HZ，振幅10mm)，同条件下TA7钛合金的磨损率为2.16×10-4mm3/m·N，经镀Ti/TiN多层涂层后耐磨性提高30倍以上。所制备的Ti/TiN多层涂层钛合金轴承座100使用寿命满足设计要求。
实施例3
本实施例提供一种钛合金轴承座100的制备方法，其包括以下步骤：
S1：将钛合金轴承座基体101进行超声波清洗30min后用专用夹具装夹好，置于镀膜腔室中，当真空抽至优于5×10-3Pa时加热至300℃。
S2：对清洗干净的钛合金轴承座基体101采用辉光放电进行等离子体刻蚀处理，其中等离子体刻蚀参数为：偏压-800V，氩气流量200mL/min，刻蚀50min。
S3：对氩离子刻蚀预处理后的钛合金轴承座基体101采用电弧离子镀技术，进行金属离子和高能电子共同清洗刻蚀，其中参数为：Zr靶电流为80A，偏压-600V，氩气流量200mL/min，刻蚀30min。
S4：对离子刻蚀后的钛合金轴承座基体101采用电弧离子镀技术，首先沉积厚度约200nm的Cr底层，其中电弧离子镀参数为：Cr靶电流为80A，偏压-150V，氩气流量100mL/min，沉积时间10min。
S5：在第S4步的基础上采用电弧离子镀技术沉积厚度为70nm的Zr膜层，其中电弧离子镀参数为：Zr靶电流为80A，偏压-150V，氩气流量250mL/min，沉积时间3min。
S6：在第S5步的基础上采用电弧离子镀技术沉积厚度为130nm的ZrN膜层，其中电弧离子镀参数为：Zr靶电流为100A，偏压-150V，氮气流量700mL/min，沉积时间5min。
S7：利用计算机控制重复S5和S6步10周期。
所制备的Zr/ZrN多层涂层厚度约2000nm，硬度约2000Hv，结合力为HF1级，涂层试样对Cr4Mo4V钢摩擦副的磨损率为4.31×10-6mm3/m·N(钢球直径6mm，载荷5N，频率8HZ，振幅10mm)，同条件下TA7钛合金的磨损率为2.16×10-4mm3/m·N，经镀Zr/ZrN多层涂层后耐磨性提高50倍以上。所制备的Zr/ZrN多层涂层钛合金轴承座100使用寿命满足设计要求。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，区别在于，本对比例中，将实施例1中的厚度约500nm的Cr底层替换为厚度约500nm的Ti底层。
将实施例1和对比例1获得的钛合金轴承座100进行退镀，由于Cr底层与基体钛合金不同成分，可选择去除Cr元素而不腐蚀Ti元素的化学试剂，实现表面的耐磨涂层可退镀的效果，从而使工程化过程中表面耐磨涂层可返工和部件的再制造。而对Ti底层进行退镀时，由于Ti底层与基体钛合金具有相同成分，会对基体钛合金造成影响，难以退镀。
对比例2
本对比例与实施例2基本相同，区别在于，本对比例中，在钛合金轴承座基体101表面仅涂覆TiN涂层。
所制备的TiN涂层厚度约5000nm，硬度约2100Hv，结合力为HF5级，涂层试样对Cr4Mo4V钢摩擦副的磨损率为9.32×10-5mm3/m·N(钢球直径6mm，载荷5N，频率8HZ，振幅10mm)。
对比实施例2和对比例2可以看出，仅涂覆TiN涂层，其结合力从HF1级降低至HF5级，且磨损率大。
对比例3
本对比例与实施例1基本相同，区别在于，本对比例中，Ti涂层的厚度为500nm，TiN涂层的厚度为2000nm。
所制备的多层涂层厚度约10000nm，硬度约2300Hv，结合力为HF3级，涂层试样对9Cr18钢摩擦副的磨损率为4.15×10-5mm3/m·N(钢球直径6mm，载荷5N，频率8HZ，振幅10mm)。
对比实施例1和对比例3可以看出，当Ti涂层和TiN涂层的厚度过大时，其硬度、结合力和表面质量降低，磨损率增大，综合性能显著低于实施例1。
对比例4
本对比例与实施例1基本相同，区别在于，本对比例中，省略对钛合金轴承座基体101进行等离子体刻蚀处理，直接在超声清洗、抽真空并加热后采用电弧离子镀法对所述钛合金轴承座基体101进行金属离子和高能电子共同清洗刻蚀。
所制备的多层涂层厚度约10000nm，硬度约2500Hv，结合力为HF2级，涂层试样对9Cr18钢摩擦副的磨损率为3.44×10-6mm3/m·N(钢球直径6mm，载荷5N，频率8HZ，振幅10mm)。可观察到样品表面有因打弧造成损伤的迹象，导致产品外观不符合要求，严重的可以打伤产品。
综上所述，本申请提供的钛合金轴承座100通过在钛合金轴承座基体101的内侧表面涂覆金属底层，然后再在金属底层的表面涂覆金属层与金属氮化物层交替的多层涂层形成耐磨涂层，通过在钛合金轴承座基体和耐磨涂层之间引入与基材不同成分的金属底层，实现表面的耐磨涂层可退镀的效果，从而使工程化过程中表面耐磨涂层可返工和部件的再制造。本申请中耐磨涂层为金属层与金属氮化物层交替设置，有利于减小层与层之间的内应力，使得耐磨涂层与钛合金轴承座基体101的结合力度更强，不易脱落，并且严格限制每层金属层与内层金属氮化物层的涂覆厚度，以满足钛合金轴承座100所需的精度和尺寸。此外，本申请还对钛合金轴承座基体101进行了涂覆耐磨涂层之前的预处理，包括超声清洗、抽真空并加热、等离子体刻蚀处理以及金属离子和高能电子共同清洗刻蚀，这些预处理可以使得钛合金轴承座基体101氧化减少，有利于加强与耐磨涂层的结合牢固性。本申请提供的钛合金轴承座100的制备方法能够有效解决钛合金轴承座100表明涂层难以加工，部件易损耗以及的摩擦磨损失效问题，显著延长钛合金轴承座100的使用寿命。包含上述钛合金轴承座100的航空部件的使用寿命长，能够显著延长钛合金轴承座100等零部件的更换周期。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种耐磨涂层可退镀的钛合金轴承座的制备方法，其特征在于，钛合金轴承座包括钛合金轴承座基体、涂覆于所述钛合金轴承座基体内侧表面的金属底层以及涂覆于所述金属底层表面的耐磨涂层，所述金属底层的金属材质与所述钛合金轴承座基体的材质不同，所述耐磨涂层为金属层与金属氮化物层交替的多层涂层，其制备方法包括在钛合金轴承座基体上依次形成金属底层和耐磨涂层；在所述钛合金轴承座基体上形成所述金属底层之前，还包括对所述钛合金轴承座基体进行超声清洗、抽真空并加热；
在对所述钛合金轴承座基体进行超声清洗、抽真空并加热后，还包括对所述钛合金轴承座基体进行等离子体刻蚀处理；采用辉光放电对所述钛合金轴承座基体进行气体等离子体刻蚀处理的过程中，偏压-800~-1000V，氩气流量200~400mL/min，刻蚀30~50min；
在对所述钛合金轴承座基体进行等离子体刻蚀处理后还包括对所述钛合金轴承座基体进行清洗刻蚀；采用电弧离子镀法对所述钛合金轴承座基体进行金属Cr离子和高能电子共同清洗刻蚀的过程中，电弧靶电流为60~80A，偏压-600~-800V，氩气流量100~200mL/min，刻蚀10~30min；
所述金属底层为金属Cr形成的涂层；所述金属底层的厚度为200~500nm；
所述金属层为Ti涂层；所述金属层的厚度为100~150nm；
所述金属氮化物层为TiN膜层；所述金属氮化物层的厚度为100~400 nm；所述耐磨涂层的总厚度为5000~10000 nm；
所述耐磨涂层的显微硬度为Hv2000~3000，结合力为HF 1~2级；
形成所述金属底层以及所述耐磨涂层中的每一层的方法均为电弧离子镀法；
在采用电弧离子镀法形成所述金属底层的过程中，电弧靶电流70~80A，偏压-100~-200V，氩气流量100~300mL/min，沉积时间10~30min；
在采用电弧离子镀法形成所述金属层的过程中，电弧靶电流60~80A，偏压-100~-200V，氩气流量150~250 mL/min，沉积时间3~10 min；
在采用电弧离子镀法形成所述金属氮化物涂层的过程中，电弧靶电流90~100A，偏压-100~-200V，氮气流量500~700 mL/min，沉积时间5~20min；
所述钛合金轴承座对9Cr18钢摩擦副的磨损率为1.22×10-6 mm3/m·N，其中，磨损率测试时使用的钢球直径为6mm，载荷为5N，频率为8HZ，振幅为10mm。
2.根据权利要求1所述的耐磨涂层可退镀的钛合金轴承座的制备方法，其特征在于，在采用电弧离子镀法形成所述金属层与所述金属氮化物层交替的多层涂层的过程中，利用计算机控制重复所述金属层与所述金属氮化物层周期为10~50个。
3.根据权利要求1所述的耐磨涂层可退镀的钛合金轴承座的制备方法，其特征在于，抽真空至1×10-1~5×10-3 Pa；加热温度为250-350℃。
4.根据权利要求1所述的耐磨涂层可退镀的钛合金轴承座的制备方法，其特征在于，所述耐磨涂层中第一层为所述金属层，最后一层为所述金属氮化物层。
5.一种航空部件，其特征在于，其包括权利要求1-4任一项所述的耐磨涂层可退镀的钛合金轴承座的制备方法制备而成的钛合金轴承座。
6.根据权利要求5所述的航空部件，其特征在于，所述航空部件选自载人飞机、无人机中的任意一种。
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