一种铜合金外填隙片表面DLC涂层结合方法与流程

一种铜合金外填隙片表面dlc涂层结合方法
技术领域
1.本发明涉及有色金属表面涂覆应用技术领域，特别涉及一种铜合金外填隙片表面dlc涂层结合方法。


背景技术：

2.内啮合齿轮泵具有结构紧凑、运转平稳、压力高、噪声低、无困油、自吸性好、转速范围广等突出优点而被广泛应用于各类机械工程，其中外填隙片的磨损量严重影响着齿轮泵的寿命和动力的稳定输出。外填隙片国际上通常采用的是铜合金表面进行硬化或表面镀层处理，国内有铜合金表面进行激光熔覆金钢石颗粒硬化的专利方案(专利公开号为cn111424270a),但由于齿轮泵外填隙片本身尺寸较薄不适用；因此还没有适合于齿轮泵外填隙片的表面处理方法的报告。要完成多级串联齿轮泵国产化设计和制造，外填隙片基体材料和表面耐磨性及耐摩擦的设计就显得相当迫切。


技术实现要素：

3.本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种表面有高的硬度和低的摩擦系数，从而减少零件表面磨损的铜合金外填隙片表面dlc涂层结合方法。
4.具体技术方案如下：一种铜合金外填隙片表面dlc涂层结合方法，包括以下步骤：a、将工件清洗干净，置于dlc真空发射炉中，工件基体材料为铜合金；b、利用磁控溅射的方法在真空状态下将铬原子涂覆在工件表面；c、利用磁控溅射的方法在真空状态下将碳原子以sp3键和sp2键混合物方式涂覆在工件表面，形成3～5μm的dlc涂层；d、工件温度控制在200℃～400℃范围以内。
5.作为优选方案，所述基体材料采用正元铜合金zy331608。
6.作为优选方案，dlc涂层的硬度≥hv2300，摩擦系数＜0.1。
7.作为优选方案，所述工件为弧形。
8.作为优选方案，所述工件的内壁所在圆弧的半径为50.9mm，所述工件的外壁所在弧形的半径为56.9mm，所述工件的宽度为36mm。
9.本发明的技术效果：本发明的一种铜合金外填隙片表面dlc涂层结合方法具有以下优点：(1)表层dlc薄膜由于有sp2键碳原子的存在，外填隙片与齿轮泵内齿圈摩擦系数很小而且有自润滑的作用，可以避免在工作过程中出现咬卡现象。(2)表层dlc薄膜由于有sp3键碳原子的存在,外填隙片表层硬度大幅度提高,使用寿命也会显著提高。
附图说明
10.图1是本发明实施例的外填隙片的示意图。
11.图2是本发明实施例的外填隙片的俯视图。
具体实施方式
12.下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。
13.如图1和图2所示，本实施例的一种铜合金外填隙片表面dlc涂层结合方法，包括以下步骤：a、将工件清洗干净，置于dlc真空发射炉中，工件基体材料为铜合金；b、利用磁控溅射的方法在真空状态下将铬原子涂覆在工件表面；c、利用磁控溅射的方法在真空状态下将碳原子以sp3键和sp2键混合物方式涂覆在工件表面，形成3～5μm的dlc涂层；d、工件温度控制在200℃～400℃范围以内。上述技术方案中，铜合金基体硬度较低，高硬度的dlc薄膜直接涂覆到低硬度的铜合金表面，结合力较差，要保证外填隙片表层的dlc薄膜层具有高的结合力，必须在外填隙片表层先做一层与铜合金结合力较强的铬原子作为过渡层，然后再进行dlc涂层，这样就保证了铜合金表面的dlc涂层与外填隙片表面具有良好的结合力。通过上述技术方案，由于dlc涂层中sp2键碳原子类似于石墨的性能，外填隙片与齿轮泵内齿圈齿顶相摩擦时具有自润滑的作用，摩擦系数很小，摩擦力相对较小，再加上dlc涂层中sp3键碳原子类似于金刚石的性能，涂层具有很高的耐磨性，整个外填隙片的使用寿命可以提高10倍以上。类金刚石薄膜又称dlc薄膜,英文diamond like carbon.它是一类性质近似于金刚石，碳元素因碳原子之间的不同结合方式，从而使其最终产生不同的性质，金刚石碳原子与碳原子以sp3键的形式结合，而类金刚石(dlc)碳原子与碳原子以sp3和sp2键形式结合，生成的无定形碳的一种亚稳定形态，它没有严格的定义，可以包括很宽性质范围的非晶碳，兼具了金刚石和石墨的优良特性，因此dlc薄膜具有高硬度(≥hv2300)、高耐摩性(摩擦系数＜0.1)、高热导率、高电阻率、良好的光学性能、化学惰性等优良性能；广泛用于机械、电子、光学、热学、声学、医学等领域。
14.本实施例中，所述基体材料采用正元铜合金zy331608。其材料成分及机械性能见下表
[0015][0016]
通过以上铜合金的机械性能和基体硬度可以分析出，外填隙片表面硬度不高，耐磨性相对较低，在与内齿圈齿顶在工作时处于动摩擦状态下很容易出现磨损，导致齿轮泵真空压力下降从而出现动力源不足。因此外填隙片的表面磨损关系到齿轮泵性能是否稳定的问题。
[0017]
本实施例中，dlc涂层的硬度≥hv2300，摩擦系数＜0.1，保证表面有高的硬度和低的摩擦系数，从而减少零件表面的磨损。所述工件为外填隙片，外填隙片为弧形。所述工件的内壁11所在圆弧的半径r1为50.9mm，所述工件的外壁所在弧形的半径r2为56.9mm，所述工件的宽度d1为36mm。
[0018]
本实施例的一种铜合金外填隙片表面dlc涂层结合方法具有以下优点：(1)表层dlc薄膜由于有sp2键碳原子的存在，外填隙片与齿轮泵内齿圈摩擦系数很小而且有自润滑的作用，可以避免在工作过程中出现咬卡现象。(2)表层dlc薄膜由于有sp3键碳原子的存在,外填隙片表层硬度大幅度提高,使用寿命也会显著提高。
[0019]
需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种铜合金外填隙片表面dlc涂层结合方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将工件清洗干净，置于dlc真空发射炉中，工件基体材料为铜合金；b、利用磁控溅射的方法在真空状态下将铬原子涂覆在工件表面；c、利用磁控溅射的方法在真空状态下将碳原子以sp3键和sp2键混合物方式涂覆在工件表面，形成3～5μm的dlc涂层；d、工件温度控制在200℃～400℃范围以内。2.根据权利要求1所述的铜合金外填隙片表面dlc涂层结合方法，其特征在于，所述基体材料采用正元铜合金zy331608。3.根据权利要求2所述的铜合金外填隙片表面dlc涂层结合方法，其特征在于，dlc涂层的硬度≥hv2300，摩擦系数＜0.1。4.根据权利要求3所述的铜合金外填隙片表面dlc涂层结合方法，其特征在于，所述工件为弧形。5.根据权利要求4所述的铜合金外填隙片表面dlc涂层结合方法，其特征在于，所述工件的内壁所在圆弧的半径为50.9mm，所述工件的外壁所在弧形的半径为56.9mm，所述工件的宽度为36mm。

技术总结
本发明涉及一种铜合金外填隙片表面DLC涂层结合方法，包括以下步骤：a、将工件清洗干净，置于DLC真空发射炉中，工件基体材料为铜合金；b、利用磁控溅射的方法在真空状态下将铬原子涂覆在工件表面；c、利用磁控溅射的方法在真空状态下将碳原子以SP3键和SP2键混合物方式涂覆在工件表面，形成3～5μm的DLC涂层；d、工件温度控制在200℃～400℃范围以内。本发明具有以下优点：(1)表层DLC薄膜由于有SP2键碳原子的存在，外填隙片与齿轮泵内齿圈摩擦系数很小而且有自润滑的作用，可以避免在工作过程中出现咬卡现象。(2)表层DLC薄膜由于有SP3键碳原子的存在,外填隙片表层硬度大幅度提高,使用寿命也会显著提高。寿命也会显著提高。寿命也会显著提高。


技术研发人员：胡世祥 孔令孝 王亮
受保护的技术使用者：中船重工重庆液压机电有限公司
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/4/1