[发明专利]一种耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层及生产工艺

权利要求书

1.一种耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层，其特征在于：其包括依次生成在基体上的Cr基底层、CrN+Cr重复层以及CrC与DLC混合材料制成的表层，所述的CrN+Cr重复层为CrN层和Cr层交替设置，多次重复而成的CrN+Cr重复层。

2.如权利要求1所述的耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层，其特征在于：所述的Cr基底层的厚度为0.4-0.8微米。

3.如权利要求1所述的耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层，其特征在于：所述的CrN+Cr重复层包括多个CrN层和多个Cr层，各层CrN层的厚度为0.2-0.3微米，最外侧的Cr层的厚度为0.25-0.35微米，其余Cr层的厚度为0.02-0.08微米，所述的CrC与DLC混合材料制成的表层生成在最外侧的Cr层的外层。

4.如权利要求3所述的耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层，其特征在于：所述的CrC与DLC混合材料制成的表层的厚度为0.8-1.5微米。

5.一种耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层的生产工艺，其特征在于：其包括以下生产步骤：

S1用九槽清洗生产线清洗需要生成涂层的工件；

S2将清洗好的工件固定在转架上，将整个转架放入涂层设备内；

S3涂层设备内部抽真空，抽真空到涂层设备内部气压为1*10-5 mbar以下，涂层设备加热到100-155℃，将转架的转速设置在0.5-2转/分钟；

S4 H⁺离子清洗；涂层设备内通入H₂和Ar气体，气压2.0 *10-4 mbar-9.0*10-3mbar，进行纯离子清洗，利用炉内上部灯丝离化H2和Ar气，产生辉光，同时下部辅助阳极通电，让电子往辅助阳极流动，工件接负10V到负30V偏压，整个炉腔内充满了H⁺和Ar⁺， H⁺离子能和工件表面清洗不掉的氧化物或者有机物产生化学反应，深入工件表面深层次充分清理工件；Ar⁺离子起到辅助离化的作用；

S5 Ar⁺离子清洗；关闭H₂，Ar气继续输入，工件接负200V到负300V偏压，灯丝和辅助阳极产生的Ar⁺离子大能量轰击工件表面，去除表面微观颗粒物以及活化基体表面，为梯度Cr层提供更好、更干净的基体；

S6加热器停止加热，转架转速调整到2-4转/分，通过输入Ar气将气压调整到1.0-9.0 *10-3 mbar ，在工件表面磁控溅射梯度Cr基底层，工件施加爬坡偏压，工件接负20V到负200V偏压，工件偏压从负 20到负200V逐步爬升，爬升时间为3000-4000秒，生成的梯度Cr基底层的硬度梯度提高；

S7磁控溅射生成CrN+Cr重复层；维持转架转速和炉腔内气压不变，通过磁控溅射工艺生成CrN+Cr的重复层，其过程为在S6中生成的Cr基底层上生成CrN层，然后生成Cr，重复多层，形成CrN+Cr重复层，在生成Cr层时，只通入Ar气，工件接负20V到负200V偏压，生成Cr层的时间为300-600秒，在生成CrN层时，除了通入Ar气体，还要通入N₂气100-600Sccm，工件接负20V到负200V偏压，气压 2.0-9.0 *10-3 mbar,生成 CrN层的时间为1000-1500秒；

S8 生成CrC+DLC层；调节转架转速至2-4转/分，通入C₂H₂气体和Ar气，气压维持在1.0-9.0 *10-3 mbar，同时进行磁控溅射法和等离子体增强化学的气相沉积法，生成CrC+DLC的混合层，在此过程中工件接负200V到负900V偏压，功率2-18kw，最高温度设定为160℃。

6.如权利要求5所述的耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层，其特征在于：在步骤S7中，生成的CrN+Cr重复层为9层CrN和9层Cr层的交替结构，各层CrN层的厚度都为0.2-0.3微米，最外侧的Cr层的厚度为0.25-0.35微米，其余Cr层的厚度都0.02-0.08微米。

7.如权利要求5所述的耐磨耐疲劳和反复冲击的涂层，其特征在于：在步骤S8中，因为工件接的偏压大，炉内温度很容易超过最高温度160℃，当炉内温度超过160℃时，通过控制器自动控制暂停工艺，冷却炉温，等到炉内温度低于160℃时再继续工艺过程，直至生成所需的CrC+DLC层，该层中，CrC+DLC层为混合结构，CrC+DLC层的厚度为0.8-1.5微米。