[发明专利]一种提高CrN涂层抗磨减摩性能的后处理方法

说明书

本发明公开一种提高CrN涂层抗磨减摩性能的后处理方法，在60％‑80％R.H湿度环境下对所述CrN涂层进行‑20‑60℃温度范围的热循环处理。本发明的后处理方法，可以大幅度提高CrN涂层的抗磨减摩性能，使沉积有涂层的的摩擦副零配件实现长时间稳定运转。

技术领域

本发明属于表面工程防护技术领域，具体涉及一种对多弧离子镀CrN涂层低温热循环的后处理方法，用以提高CrN涂层机械以及摩擦学性能。

背景技术

各类机械零件的基材硬度、强度与抗疲劳能力有较高要求，装备的零部件能否在较长时间内安全稳定的工作很大程度上取决于直接经受摩擦磨损和介质侵蚀的表面，塑性形变、裂纹扩展、冲蚀、气蚀、氧化、材料剥除等表面状态的改变将导致零件服役寿命与安全性的显著降低，即使是整体失效的零部件，其失效过程也多是从承受外部作用的表面开始逐渐向材料芯部扩展的。在很多机械设备的使役工况条件下(如钻探开采、航空航天、燃气动力系统等)一般无法找到一种能够同时满足结构支撑与表面强韧双重要求的材料。所以研究和发展在表面防护与强化技术对于改善装备的性能质量，延长关键零部件服役寿命，降低能源消耗等方面有着重要的意义。同时，材料因摩擦磨损造成的损失在急剧增加，仅从提供表面防护的功用方面考虑，表面处理就有广泛应用的基础。也正因为表面处理的技术内涵契合21世纪以优质高效、安全可靠、节能节材为目标的先进制造理念，可以为再制造工程提供有力的技术支撑，为低碳循环经济做出贡献。表面处理在物理与化学的基础上综合了机械、电子、自动控制等多种学科门类的新型技术，不断提高研究与实用价值。薄膜技术作为表面处理的典型代表，被广泛运用于材料防护领域。

CrN涂层作为传统PVD硬质涂层因为较高的硬度、优异的耐磨性以及优异的热稳定性得到广泛应用。但是随着工业的发展，服役环境的加剧，在极端恶劣的环境下CrN涂层的性能已经逐渐不能满足要求，尤其在严酷的海洋腐蚀环境中，受到高湿度和海盐微粒的侵蚀、孔蚀、应力开裂等腐蚀现象加剧。

本领域尚需开发提高CrN涂层抗磨减摩性能的后处理方法，用以提高CrN涂层机械以及摩擦学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高CrN涂层抗磨减摩性能的后处理方法。

本发明的第一方面，提供一种CrN涂层的后处理方法，在60％-80％R.H湿度环境下对所述CrN涂层进行-20-60℃温度范围的热循环处理。

若湿度过小，则在涂层表面和内部吸附氧元素过少，在摩擦过程中产生Cr的氧化物不足，对减磨耐磨等方面产生影响。若湿度过大，使得涂层的腐蚀行为加剧，降低CrN涂层的寿命。

若温度范围加大，涂层在升温和冷却阶段产生的压缩内应力过大，不仅不会产生应变硬化的作用，还会降低涂层与基体之间的结合作用，降低涂层的硬度，减小涂层的抗摩擦磨损作用。

在另一优选例中，在热循环处理过程中，升温过程中升温速度为2℃/min，温度偏差≤±2℃。

在另一优选例中，在热循环处理过程中，降温过程中降温速度为1℃/min，温度偏差≤±2℃。

在另一优选例中，湿度偏差≤±2％R.H。

在另一优选例中，所述热循环处理过程中，单次热循环时间为2h，每6次循环为一个周期，每两个循环周期之间恒温保持12h，恒温度波动度为±0.5℃。

在另一优选例中，所述热循环处理的时间为7天。

在另一优选例中，所述CrN涂层的厚度为2μm～80μm，厚度偏差≤0.5μm。

在另一优选例中，所述CrN涂层通过多弧离子镀技术镀在基体上，所述基体为金属或合金。

在另一优选例中，所述基体为316L不锈钢基体。