[发明专利]耐磨工件及其表面处理方法

说明书

本发明涉及工件的表面改性技术领域，耐磨工件包括基体，基体的表面上依次沉积有钨缓冲层、第一DLC层和第二DLC层，第一DLC层的SP3键含量小于第二DLC层。一方面，采用第一DLC层有利于降低第二DLC层剥落的风险，另一方面，由于第一DLC层与第二DLC层均为碳单质材料，第一DLC层与第二DLC层具有更好的可结合性，更有利于第二DLC层附着良好，有利于降低第二DLC层剥落的风险；此外，第一DLC层也具有较高的硬度以及较好的耐摩擦性能，即使第二DLC层剥落，将第一DLC层裸露出来，不会对管材加工造成过大影响，并且耐磨工件的耐摩擦性能也不会明显变化，进一步有利于提升耐磨工件的可靠性，进一步有利于保证耐磨工件良好的表面性能。

技术领域

本发明涉及工件的表面改性领域，具体是涉及一种耐磨工件及其表面处理方法。

背景技术

类金刚石镀膜(Diamond－like carbon，DLC)是一种由碳元素构成、在性质上和金刚石类似，同时又具有石墨原子组成结构的物质，由于DLC层具有高硬度和高弹性模量，低摩擦因数，耐磨损以及良好的真空摩擦学特性，很适合于作为耐磨涂层。

现有的耐磨工件表面采用钨(化学式W)缓冲层打底并在钨缓冲层的基础上沉积类金刚石镀膜层(DLC层)，钨缓冲层的设置有利于DLC层更好的附着，有利于降低DLC层剥落的可能性，提高耐磨工件的耐摩擦性能。

然而，一些耐磨工件对DLC层的硬度要求较高，这使得钨缓冲层与DLC层的硬度差异较大，导致DLC层与钨缓冲层的可结合性下降，导致耐磨工件在受到较大应力情况下容易出现DLC层剥落的情况。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种耐磨擦性能好且涂层不易剥落的耐磨工件。

为了实现上述目的，本发明提供的耐磨工件包括基体，基体的表面上依次沉积有钨缓冲层、第一类金刚石镀膜层(第一DLC层)和第二类金刚石镀膜层(第二DLC层)，第一DLC层的SP3键含量小于第二DLC层。

由上可见，本发明通过对耐磨工件的结构设计，对于对表面硬度要求较高的摩擦工件而言，表面采用SP3键含量较高的第二DLC层，一方面，这样使得第一DLC层的硬度介于钨缓冲层与第二DLC层之间，第一DLC层与钨缓冲层的可结合性更好，且第一DLC层与第二DLC层的可结合性好，采用第一DLC层有利于降低第二DLC层剥落的风险，另一方面，由于第一DLC层与第二DLC层均为碳单质材料，因此相较于与第一DLC层同等硬度的其它材料而言，本发明中采用第一DLC层与第二DLC层具有更好的可结合性，更有利于第二DLC层附着良好，有利于降低第二DLC层剥落的风险；并且，由于第一DLC层的设置，便于将第二DLC层的硬度设置更高，既有利于提高耐磨工件的表面硬度，又有利于降低DLC层剥落的可能性；此外，第一DLC层也具有较高的硬度以及较好的耐摩擦性能，因此，即使第二DLC层剥落，将第一DLC层裸露出来，此时虽然耐磨工件的表面硬度有所下降，但由于第一DLC层的作用使得耐磨工件表面硬度不会下降过大，不会对管材加工造成过大影响，并且耐磨工件的耐摩擦性能也不会明显变化，甚至摩擦系数可能有所减小，进一步有利于提升耐磨工件的可靠性，进一步有利于保证耐磨工件良好的表面性能。

一个优选的方案是，钨缓冲层的厚度为0.2微米至0.8微米。

进一步的方案是，钨缓冲层的厚度为0.5微米。

由上可见，在钨缓冲层的最佳厚度为0.5微米时，摩擦工件表面表现出最佳的摩擦性能

另一个优选的方案是，第一DLC层的厚度为1.4微米至1.6微米。

再一个优选的方案是，第二DLC层的厚度为0.9微米至1.1微米。

又一个优选的方案是，第一DLC层的SP3键含量为45％至55％，第二DLC层的SP3键含量为45％至75％。

进一步的方案是，第一DLC层的SP3键含量为50％至55％。