本发明属于航空零件加工，具体涉及一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法。
背景技术：
1、航空轴类零件在使用过程中，存在大载荷的转动、振动，导致滑动磨损、微动磨损及点蚀磨损，引起部件卡滞，降低零件的可靠性和使用寿命。因此需要对航空轴类零件制备具有高硬度、低摩擦系数、结合强度高、化学稳定性好的膜层，以提高耐磨损性能，增加服役寿命。
2、轴类零件装配精度高，磨损后更换新品或者维修的成本较高。当前航空轴类零件上的耐磨防护方法为电镀硬铬，该工艺大量使用六价铬，存在高毒、高污染的问题；硬铬层存在大量微裂纹，影响有密封要求的零件的密封性；硬铬层内应力高，该工艺过程大幅度降低零件疲劳强度；电镀硬铬镀层均匀性差，镀层厚度至少需要25微米以上，对零件的装配影响较大，常常采用镀后磨削的方式保证零件精度和粗糙度，既增加工艺周期也存在崩铬的质量风险。
3、基于以上问题，航空轴类零件急需一种优质、高效、环保的新工艺，替代电镀硬铬，解决轴类零件润滑、磨损以及密封问题。近年来，随着制造技术的发展，高硬度的硬质膜层在制造业领域大放异彩，如tin、crn、craln、c-bn等。这些硬质薄膜具有较大的替代电镀硬铬的潜力，但是在航空轴类上应用存在工艺温度过高，膜层结合力低，摩擦系数高，耐蚀性差等问题。类金刚石薄膜是主要由金刚石结构的sp3杂化碳原子和石墨结构的sp2碳原子组成的，具有硬度高、摩擦系数低、耐酸碱等优势，是一种理想的摩擦磨损防护材料。
技术实现思路
1、为克服上述存在之不足，本发明的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层及其制备方法，通过结构调控和工艺调控提高膜层结合力，降低工艺温度，满足航空轴类零件应用需求。航空轴类零件的耐磨润滑膜层结构包括nicr、nicr/cr混合层、cr/w混合层、w/cr混合层、dlc功能层（类金刚石功能层），采用层层交替，渐变过渡的方法，从金属基体到dlc功能层之间梯度过渡，平衡不同层之间的性能差异。制备的耐磨润滑膜层结构均匀致密、与基体结合力好、工艺温度低、耐磨和减磨性能优异。该工艺过程可控性高，膜层总厚度3μm～6μm，硬度达到hv2000以上，摩擦系数低于0.2。
2、为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：提供一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法。其步骤包括：
3、a、对航空轴类零件表面进行光整；
4、b、清洗零件表面的油污；
5、c、确定需制备类金刚石膜层的区域，使用保护工装遮蔽无需沉积膜层的零件表面；
6、d、将零件固定在真空镀膜腔室内，待镀膜区域面向磁控溅射靶,将起落架与偏压电源负极相连，真空镀膜腔室与电源正极相连；
7、e、打开氩等离子体清洗源，对起落架表面进行氩等离子体刻蚀清洗，清洗时间不小于0.5h；
8、f、使用磁控溅射在起落架表面制备nicr、cr、w的金属粘附层；
9、g、使用等离子增强的化学气相沉积方法在金属粘附层上制备类金刚石膜层；
10、h、去除零件表面的保护工装，对膜层进行合格性检测。
11、根据本发明所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其进一步的优选技术方案是：步骤a之前，检查零件表面状态，无碰伤、划伤后再进行光整。
12、根据本发明所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其进一步的优选技术方案是：步骤a中，光整必须使零件表面粗糙度小于ra0.2μm。
13、根据本发明所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其进一步的优选技术方案是：步骤b中，使用无水乙醇和丙酮超声波清洗零件，清洗后不存在锈蚀痕迹，并使用去离子水将零件润湿后，检查30s水膜连续，无水膜破裂为合格，检验合格后及时吹干，检查零件无锈蚀，不合格则再次进行清洗过程。
14、根据本发明所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其进一步的优选技术方案是：步骤f中，通过控制nicr、cr、w的溅射电源，制备的金属粘附层具备nicr、nicr/cr混合层、cr/w混合层的组织结构；步骤g中，通过控制w的溅射电源和气体流量，制备的类金刚石膜层具备w/c混合层、类金刚石功能层的组织结构。
15、根据本发明所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其进一步的优选技术方案是：步骤f中，具体操作为：首先开启nicr靶溅射电源，电流40~70a/m2，沉积nicr层，偏压-50v~-200v；开启cr靶溅射电源，cr靶电流120~170a/ m2，形成nicr/cr的混合层；关闭nicr靶，开启w靶溅射电源，w靶电流100~130 a/ m2，形成cr/w混合层。
16、根据本发明所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其进一步的优选技术方案是：步骤g中，具体操作为：关闭cr靶，通入含碳气源，流量逐步升高至500sccm；逐步降低w靶功率直至关闭，逐步增加偏压至-500v~-700v，通过等离子增强化学气相沉积制备dlc功能层。
17、根据本发明所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其进一步的优选技术方案是：步骤g中，通入含碳气源为甲烷、乙烷、乙烯或者乙炔中的一种或任意几种的混合气体。
18、根据本发明所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其进一步的优选技术方案是：所述类金刚石膜层厚度不小于2微米。
19、根据本发明所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其进一步的优选技术方案是：所述保护工装采用铝箔、保护胶带粘贴实现遮蔽或者专用的保护装置实现遮蔽。
20、相比现有技术，本发明的技术方案具有如下优点/有益效果：
21、1、通过控制磁控溅射和等离子体增强化学气相沉积结合的方式，制备的耐磨润滑膜层结构均匀致密、与基体结合力好、工艺温度低、耐磨和减磨性能优异。该工艺过程可控性高，膜层总厚度3μm～6μm，硬度达到hv2000以上，摩擦系数低于0.2。
22、2、膜层结构具有nicr/nicr-cr/cr-w/w-c/dlc的梯度过渡膜层结构，增加过渡层梯度层数量，缓解界面应力。调控溅射电流梯度，实现过渡层间渐变过渡，增加界面结合力，使dlc膜层压痕结合力达到1级，膜层服役过程中不容易剥落。
23、3、本发明所使用工艺方法温度低于2000℃，不会对基体的拉伸性能和疲劳性能产生不利影响。
24、4、本发明在加工结束后，膜层致密，不需要补充封孔工序，即可满足密封要求。
25、5、膜层总厚度3μm～6μm，对零件尺寸精度无影响。
1.一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其特征在于，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其特征在于，步骤a之前，检查零件表面状态，无碰伤、划伤后再进行光整。
3.根据权利要求1所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其特征在于，步骤a中，光整必须使零件表面粗糙度小于ra0.2μm。
4.根据权利要求1所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其特征在于，步骤b中，使用无水乙醇和丙酮超声波清洗零件，清洗后不存在锈蚀痕迹，并使用去离子水将零件润湿后，检查30s水膜连续，无水膜破裂为合格，检验合格后及时吹干，检查零件无锈蚀，不合格则再次进行清洗过程。
5.根据权利要求1所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其特征在于，步骤f中，通过控制nicr、cr、w的溅射电源，制备的金属粘附层具备nicr、nicr/cr混合层、cr/w混合层的组织结构；步骤g中，通过控制w的溅射电源和气体流量，制备的类金刚石膜层具备w/c混合层、类金刚石功能层的组织结构。
6.根据权利要求1-6中任一项所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其特征在于，步骤f中，具体操作为：首先开启nicr靶溅射电源，电流40~70a/m2，沉积nicr层，偏压-50v~-200v；开启cr靶溅射电源，cr靶电流120~170a/ m2，形成nicr/cr的混合层；关闭nicr靶，开启w靶溅射电源，w靶电流100~130 a/ m2，形成cr/w混合层。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其特征在于，步骤g中，具体操作为：关闭cr靶，通入含碳气源，流量逐步升高至500sccm；逐步降低w靶功率直至关闭，逐步增加偏压至-500v~-700v，通过等离子增强化学气相沉积制备dlc功能层。
8.根据权利要求7中所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其特征在于，步骤g中，通入含碳气源为甲烷、乙烷、乙烯或者乙炔中的一种或任意几种的混合气体。
9.根据权利要求7所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其特征在于，所述dlc功能层厚度不小于2微米。
10.根据权利要求1所述的一种航空轴类零件的耐磨润滑膜层的制备方法，其特征在于，所述保护工装采用铝箔、保护胶带粘贴实现遮蔽或者专用的保护装置实现遮蔽。
