[发明专利]分层涂层及其形成方法

说明书

技术领域

本文总体上涉及分层涂层及其形成方法。

背景技术

在有些情况下，传动装置和其它超大载重机械包括由例如钢或铝形成的基材，其中所述基材涂有CrNx涂层材料。所述CrNx涂层可以包括CrN和Cr₂N的混合物，其经常有利于改善所述基材的耐磨和耐腐蚀性能，然而，在有些情况下，所述CrNx涂层不能充分粘着所述基材和/或所述CrNx涂层可以具有显著高的残余应力，这可以导致所述CrNx涂层从所述基材脱层。

一种改善涂层材料在钢基材上的粘着性的方法是使用基本上纯的Cr作为所述涂层材料。然而已经发现，基本上纯的Cr可能缺乏硬度并且可能不能改善钢基材的耐磨损和耐腐蚀性能。

发明内容

在此公开了一种分层涂层。所述分层涂层包括铬层，在所述铬层上形成的铬和氮的中间层，和在所述中间层上形成的铬和氮的外层。所述中间层具有渐变的组成，其中所述铬的浓度从所述中间层邻近所述铬层的区域向所述分层涂层的表面发生降低。

附图说明

通过参考以下详细说明和附图，本文的实施方案的特性和优点将变得明显。

图1是在基材上形成的分层涂层的一个实施方案的半简略透视图。

具体实施方式

在此公开的分层涂层的实施方案有利地改善了大载重机械的耐磨损和/或耐腐蚀性能。所述分层涂层包括基本上纯的铬层，在所述基本上纯的铬层上形成的具有渐变组成的铬和氮的中间层，和在所述中间层上形成的铬和氮的外层。不想束缚于任何理论，相信涂有所述分层涂层的传动装置和其它类似物体的耐久性和力矩处理容量可以大大提高。

现在参考图1，所述分层涂层10的实施方案形成在基材12上。通常，所述分层涂层10形成在所述基材表面的至少一部分上，总厚度为约1.02-5μm。

应理解，可以选择任何适合基材12，在其上形成所述分层涂层10。用于基材的适合材料的非限制性实例包括钢、钢的各种组合物、铝、铝合金、镁、镁合金，和其组合。在一个实施方案中，所述基材12是一种钢组合物，其碳含量为约0.2-1.0重量%。所述基材12也可以是具有任何希望的形状、几何形态和/或构造的一种工具或其它物体。在一个非限制性实例中，所述基材12是传动装置、后桥差速器机构的准双曲面齿轮，和/或类似物。

如图1所示，所述分层涂层10包括三个亚层(sublayer)14、16、18。虽然所述亚层14、16、18显示为三个独立的层，应理解，通常所述层14、16、18在相应界面处为相容的，并因此所述层14、16、18之间清晰视觉辨别可能不是可识别的。

直接靠近基材12形成的所述涂层10的所述亚层是铬层14。通常，所述铬层14的厚度T₁为约0.01-0.5μm。

中间层16形成在所述铬层14上，厚度T₂为约0.01-0.5μm。

所述中间层16在其厚度T₂上具有渐变的铬和氮的组成。通常，所述中间层16的所述组成是在中间层16直接邻接所述铬层14的区域基本上由铬组成。所述中间层16中的铬浓度向所述中间层16的表面20下降。在一个实施方案中，所述中间层16的组成在厚度T₂上从铬变为Cr₂N，再变为CrN。

图1也描述了在所述中间层16上形成的铬和氮的外层18。所述外层18由原子比为约1:1+/-2%的铬和氮形成。通常，形成所述外层18以使厚度T₃为约1-4μm。

在形成所述分层涂层10的方法的一个实施方案中，所述基材12加入真空室，所述真空室被抽空到预定压力。通常，所述预定压力是基础压力，其为约4x10^-6乇。在一个非限制性实例中，所述预定压力为约1x10^-6-1x10^-5乇。