CN114001142B - 一种具有低传动噪声的高负载齿轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有低传动噪声的高负载齿轮及其制备方法，该具有低传动噪声的高负载齿轮包括基体和至少能覆盖基体传动受力面的降噪涂层，其中，基体为精加工齿轮，降噪涂层至少包括掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层作为最外层。本发明在精加工齿轮上制备掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层，掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层经过摩擦挤压后会析出银原子，在银纳米晶的原来位置形成具有吸音作用的纳米孔，并在多纳米孔的无氢类金刚石碳沉积层上形成银润滑层，能降低齿轮的摩擦系数，从而降低摩擦噪音。相比采用普通齿轮的变速箱，采用本发明具有低传动噪声的高负载齿轮的变速箱的噪声最大能下降4.1分贝，降噪效果显著。

Description

一种具有低传动噪声的高负载齿轮及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车制造行业传动部件技术领域，具体涉及一种具有低传动噪声的高负载齿轮及其制备方法。
背景技术
噪声不仅降低人们的舒适性体验，甚至会对人身健康造成严重危害，近年来已越来越受到人们的重视，因此，尽力降低商用车整车和各大总成的噪声已经成为卡车设计、制造的关键目标之一。齿轮在重型卡车发动机、变速箱和驱动桥中占据重要地位，各种齿轮在传动时产生的摩擦、触碰会形成传动噪声，这些传动噪声对商用车产生的总噪声起到很大的贡献，因此，找到合理的方法降低齿轮传动噪声非常重要。
齿轮产生噪声的原因有以下几种：(1)齿轮运行振动速度过快：振动速度快影响了振动的频率，产生了噪声；(2)载荷冲击：当齿轮受到不同程度的载荷时，振动的频率、扭转的方向也会不同，多数会形成圆周方向的振动力，加上齿轮本身在处理噪音方面的问题，就会形成平顺而不尖叫的噪音；(3)共振产生的噪音：通过齿轮传动带来的共振时，由于齿轮自身刚性差产生的振动以及齿轮之间摩擦产生的振动在同一个振动的频率上，这时二者相互作用就容易产生共振的情况，出现共振带来的噪声；(4)部分齿轮表面光滑度不足：很多齿轮由于表面过于粗糙，相互摩擦时摩擦面大，振动频率高，产生的噪声高；(5)缺少正确的润滑方法支持，造成摩擦无法降低，从而无法降低噪声。
传统的降低齿轮传动所产生的噪音的方式主要有：(1)在设计上齿轮采用细高齿，增大重合度；(2)对齿面进行精密修形，以减小摩擦；(3)提高齿轮的精度等级。这些方法的应用在一定程度上降低了齿轮传动过程中产生的噪声，提高了用户体验。然而，采用细高齿的设计对于高负载重型商用车变速箱来说，在一定程度上降低了齿轮的承载能力，这是不可接受且难以实现的；其次，由于重型商用车变速箱设计需要应对更多复杂的工况，一对齿轮需要承担多种工作负荷，针对一种工况进行的齿面修形，在另一种工况下就很难再发挥同样的作用，这给齿面修形工作带了不小的挑战；最后，提高齿轮精度意味着更高甚至成倍增长的制造和加工成本，对于目前大批量生产的汽车厂商来说，面对着各种对手的激烈的价格竞争，也难以全面实现。
发明内容
为了解决高负载齿轮传动噪声大的问题，本发明提供一种具有低传动噪声的高负载齿轮及其制备方法，先在精加工齿轮上制备掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层(Diamond Like Carbon，DLC)，掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层经过摩擦挤压后会析出银原子，在银纳米晶的原来位置形成具有吸音作用的纳米孔，并在多纳米孔的无氢类金刚石碳沉积层上形成银润滑层，能降低齿轮的摩擦系数，从而降低摩擦噪音。
本发明提供的技术方案具体如下：
第一方面，本发明提供一种具有低传动噪声的高负载齿轮，包括：
基体，所述基体为精加工齿轮；以及
降噪涂层，其至少能覆盖所述基体的传动受力面，所述降噪涂层至少包括掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层作为最外层。
基于以上技术方案，掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层较基体材料更坚韧更耐磨，形成被涂层的齿轮的受力表面后能提高齿轮的耐磨性能；且掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层经过几十次摩擦后可析出银纳米晶，在无氢类金刚石碳沉积层形成多个具有吸音作用的纳米孔，改变了基体材料的振动频率；析出的银颗粒在经过高负荷挤压后在多纳米孔的无氢类金刚石碳沉积层表面形成银润滑层，减小了齿轮的摩擦系数，从而降低了摩擦噪声。
在本发明提供的具有低传动噪声的高负载齿轮的基础上，作为本发明的一个优选技术方案，无氢类金刚石碳沉积层内所掺杂的银纳米晶的尺寸为6nm-14nm。银纳米晶析出后，在无氢类金刚石碳沉积层内留下尺寸略小于6nm-14nm的微孔，本发明通过控制掺杂的纳米银颗粒的尺寸的方式控制无氢类金刚石碳沉积层内纳米孔的尺寸。
在本发明提供的具有低传动噪声的高负载齿轮的基础上，作为本发明的一个优选技术方案，所述掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层中银纳米晶的占比为3at％-12at％。本发明通过这种方式控制无氢类金刚石碳沉积层的孔隙率。
在本发明提供的具有低传动噪声的高负载齿轮的基础上，作为本发明的一个优选技术方案，所述降噪涂层从内到外依次包括纯铬沉积层、CrN沉积层、掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层。本发明通过这种方式控制降噪涂层的抗压强度以及与基体的结合强度。
在本发明提供的具有低传动噪声的高负载齿轮的基础上，作为本发明的一个优选技术方案，所述纯铬沉积层的厚度为1μm-2μm；所述CrN沉积层的厚度为0.6μm-1μm；所述无氢类金刚石碳沉积层的厚度为2μm-3μm。受到齿轮精度要求的限制，降噪涂层的总厚度不宜过厚，本发明通过这种方式控制降噪涂层的总厚度。
在本发明提供的具有低传动噪声的高负载齿轮的基础上，作为本发明的一个优选的技术方案，所述无氢类金刚石碳沉积层中含有6at％-8at％的Cr原子，本发明通过这种方式控制无氢类金刚石碳沉积层的硬度。
在本发明提供的具有低传动噪声的高负载齿轮的基础上，作为本发明的一个优选的技术方案，为降低成本，降噪涂层仅设置在位于齿轮外表面的传动受力面上，其他部位不设置降噪涂层，例如，外齿轮的内圈不参与传动，对传动噪声无贡献，不设置降噪涂层。如图1所示，齿轮的传动受力面包括全部齿面和齿轮上下两端面。
在本发明提供的具有低传动噪声的高负载齿轮的基础上，所述精加工的方式为剃齿、磨齿、挤齿、研齿、珩齿中的一种或两种以上的任意顺序组合。
在本发明提供的具有低传动噪声的高负载齿轮的基础上，所述齿轮为用于高负荷重型商用车变速箱和驱动桥的齿轮。
第二方面，本发明提供一种制备上述具有低传动噪声的高负载齿轮的方法，包括如下步骤：
提供基体；
采用非平衡磁控溅射技术制备降噪涂层作为基体传动受力面的最外层。
在本发明提供的具有低传动噪声的高负载齿轮的制备方法的基础上，作为本发明的一个优选的技术方案，在制备掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层之前，还包括：
对所述基体的待涂层区域喷砂、清洗；
采用多弧离子镀工艺技术在喷砂区域沉积金属Cr，得到纯铬沉积层；
采用非平衡磁控溅射技术依次在纯铬沉积层上沉积CrN沉积层。
在本发明提供一种制备上述具有低传动噪声的高负载齿轮的方法的基础上，作为本发明的一个优选的技术方案，在采用非平衡磁控溅射技术制备掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层作为基体传动受力面的最外层之后，还包括：
以1/2设计承载扭矩为磨合负载，依次以设计转速的1/3、2/3和1各运行一段时间，对齿轮进行预磨合。
在本发明提供一种制备上述具有低传动噪声的高负载齿轮的方法的基础上，作为本发明的一个优选的技术方案，所述沉积掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层的方式为：通过控制非平衡磁控溅射技术石墨靶和银金属靶的电流控制涂层成分，形成含有Cr元素和Ag元素的无氢类金刚石复合涂层。
本发明具有以下优点和有益效果：
本发明提供的具有低传动噪声的高负载齿轮上的降噪涂层经过齿轮运行初期的磨合所产生的摩擦诱导，使银纳米晶从降噪涂层表面析出，析出的银颗粒在摩擦挤压作用下在齿轮摩擦副表面形成一层很软的固体润滑层，对高负载重载齿轮的边界润滑条件下的运行进行了充分的润滑，有效降低了齿轮摩擦副之间的摩擦系数，提高了传动效率，同时有效降低了由于摩擦切变引起的噪声。固体润滑层的形成有效降低了摩擦系数，从而降低了重载齿轮表面所承受的切向力，降低了重载齿轮由于切向力而产生点蚀的风险，有效提高了齿轮的承载能力，提高了齿轮的接触疲劳强度。
相比采用普通齿轮的变速箱，采用本发明具有低传动噪声的高负载齿轮的变速箱的噪声最大能下降4.1分贝，降噪效果显著。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为用于说明根据本发明的一个实施方案的降噪涂层的覆盖部位示意图。
图2为用于说明根据本发明的一个实施方案的降噪涂层的结构示意图；其中，1-基体，2-纯铬沉积层，3-CrN沉积层，4-掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层。
图3展示了具有低传动噪声的高负载齿轮与普通齿轮在变速箱总成中的降噪效果对比；其中，5#代表普通齿轮，2#代表具有低传动噪声的高负载齿轮。
图4为掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层表面析出银粒子的SEM照片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下，“层”，“涂层”和“沉积层”作为意义相同的概念而被使用。此类“层”在同一涂层区域为不中断的、与基体或下方沉积层紧密结合、不易脱落的沉积层。每层沉积层要求厚度均匀，以满足在齿轮设计负载下不容易脱落、断裂、以及出现裂纹的要求。
本发明涉及的降噪涂层是针对高负荷重型商用车变速箱的齿轮设计。涂层对象为机加、渗碳淬火、精加工后的成品齿轮，所述精加工的方式为剃齿、磨齿、挤齿、研齿、珩齿中的一种或两种以上的任意顺序组合。
本发明涉及的降噪涂层可以全覆盖精加工齿轮整个外表面，为了降低成本，降噪涂层可以仅覆盖齿轮外的传动受力面，其他不受力或受力较小部位不覆盖降噪涂层，例如，外齿轮的内圈不参与传动，对传动噪声无贡献，不设置降噪涂层。如图1所示，齿轮的传动受力面包括全部齿面和齿轮上下两端面等负载较大的部位。
为了满足降噪涂层不易从传动受力面上脱落的要求，本发明涉及的降噪涂层为致密的沉积层，通过采用多弧离子镀工艺技术、非平衡磁控溅射技术中一种或多种的结合制备而成，优选地，在制备降噪涂层之前对待涂层区域进行喷砂，以对基体表面进行活化，并在基体表面形成微坑；并对喷砂后的基体进行清洗，以除去喷砂残留。优选地，喷砂采用白刚玉砂，其主要成分为Al2O3。
本发明涉及的降噪涂层形成被涂层的齿轮的受力表面后要求能降低齿轮的摩擦系数，因此，要求降噪涂层表面光滑或润滑，本发明在降噪涂层最外层掺杂单质银，使其在受到摩擦挤压后能够从降噪涂层内部析出到降噪涂层表面，银单质形成均有润滑效果的固体润滑层，以降低齿轮的摩擦系数，进而降低传动噪音。
本发明涉及的降噪涂层形成被涂层的齿轮的受力表面后要求有一定的缓冲作用，降噪涂层中银纳米晶的析出，在降噪涂层内部形成了纳米孔洞，使降噪涂层具备了多孔结构。在运行过程中，这种多孔结构可以有效缓解冲击，从而降低冲击产生的噪声，也降低了齿轮因冲击造成损坏的风险，延长了齿轮寿命。优选地，银纳米晶的粒径≤100nm，更优选地，银纳米晶的粒径≤50nm，更优选地，银纳米晶的粒径≤20nm，特别优选，银纳米晶的粒径为6nm-14nm。优选地，银纳米晶的含量优选为1at％～20at％，更优选地，银纳米晶的含量优选为2at％～16at％，特别优选，银纳米晶的含量优选为4at％-12at％，特别优选，银纳米晶的含量优选为6at％-10at％。
本发明涉及的降噪涂层形成被涂层的齿轮的受力表面后要求能提高齿轮的耐磨性能和抗压性能，因此，要求降噪涂层硬度至少大于齿轮的基体材料，优选地，降噪涂层选用掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层。为了提高无氢类金刚石碳沉积层的硬度，作为本发明的一个优选的技术方案，无氢类金刚石碳沉积层中含有6at％-8at％的Cr原子。本发明制备的降噪涂层硬度1600HV～2100HV之间，高于齿轮的基体材料；掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层的韧性优于常规无氢类金刚石碳沉积层，寿命更长，更适合齿轮工况。
本发明涉及的降噪涂层形成被涂层的齿轮的受力表面后要求与基体有较强的结合力，同时具有较高的抗压性能，因此，优选地，在基体上直接沉积一层纯铬沉积层作为结合层、在纯铬沉积层表面沉积一层CrN沉积层作为支撑层、在CrN沉积层沉积一层掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层作为多孔层和耐磨层。受到齿轮精度要求的限制，降噪涂层的总厚度不宜过厚，为控制降噪涂层的总厚度，优选纯铬沉积层的厚度为1μm-2μm；CrN沉积层的厚度为0.6μm-1μm；无氢类金刚石碳沉积层的厚度为2μm-3μm。
在不削弱本发明的效果的程度上，本发明的降噪涂层可在CrN沉积层、纯铬沉积层内掺杂银纳米晶，以增加银的掺杂量，一方面可以析出更多的银单质，补充因摩擦脱落的银粒子；另一方面，使降噪涂层内形成更多的纳米孔洞，提高降噪涂层的缓冲性能。
本发明的具有低传动噪声的高负载齿轮可以按照正常的装配工艺装入变速箱总成中，使其经过一段时间的摩擦后自行出现银单质固体润滑层；也可以预先进行充分磨合，在变速箱总成中安装已经出现固体润滑层的齿轮。优选地，至少保证变速箱两个摩擦副中在安装时有一个齿轮已经出现固体润滑层。预先磨合的工艺为：以设计承载扭矩的一半为磨合负载，分别以设计转速的1/3、2/3和1各运行25min。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
下面将结合实施例来具体描述本发明，但本发明的范围不局限于此。
实施例1：
本实施例提供的具有低传动噪声的高负载齿轮的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)：选择某变速箱所有齿轮摩擦副其中的一个直径较小的经过机加、渗碳淬火、磨齿的齿轮，对这些齿轮进行清洗和烘干；
步骤(2)：采用36目～40目之间的白刚玉砂对这些齿轮表面进行喷砂处理；喷砂参数：压缩空气压力为0.6MPa，喷砂时间为8-10分钟；
步骤(3)：对喷砂之后的齿轮进行超声清洗；
步骤(4)：将这些齿轮装入真空镀膜设备的真空室中，采用多弧离子镀工艺技术在齿轮的齿面和上下端面上均匀沉积金属Cr，形成的纯铬沉积层厚度为1.3μm；沉积过程中控制齿轮的温度低于180℃。主要工艺参数为：Ar气流量为70sccm，真空室压强0.1Pa，偏压至60V，纯Cr靶电流为50A，沉积纯Cr金属层约40min；
步骤(5)：采用非平衡磁控溅射技术在这些已经沉积了纯铬层的齿轮的齿面和上下端面均匀沉积一层厚度为0.8μm的CrN沉积层；具体工艺参数为：Ar气流量为30sccm，N2气流量90sccm，偏压至80V，Cr靶电流为40A，沉积纯CrN沉积层约30min；
步骤(6)：采用非平衡磁控溅射工艺技术，在这些已经沉积了CrN沉积层的齿轮的齿面和上下端面均匀沉积一层掺杂银纳米晶的无氢类金刚石沉积层，厚度控制为2μm。掺杂银纳米晶的无氢类金刚石沉积层中Cr的含量控制为6at％，Ag含量6at％。
步骤(7)：将这些齿轮按照正常的装配工艺，装入某变速箱总成中，保证变速箱两个摩擦副中有一个齿轮具有降噪涂层。以设计承载扭矩的一半为磨合负载，分别以设计转速的1/3、2/3和1各运行25min。
步骤(8)：将装有经过步骤(7)处理的齿轮的变速箱总成安装在标准试验台架上，首先按照标准的试验程序进行磨合，之后按照标准的噪音测试方法测试其噪声数据，并与装有普通齿轮的相同型号的变速箱总成进行对比。
测试所得数据如图3所示，不同工况下，采用本发明具有低传动噪声的高负载齿轮的变速箱的噪声均有下降，最大下降4.1分贝，平均下降2.2分贝。本实施例制备的降噪涂层厚度均匀，在降噪测试中不容易脱落、断裂、以及出现裂纹。
实施例2：
本实施例提供的具有低传动噪声的高负载齿轮的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)：选择某变速箱所有齿轮摩擦副其中的一个直径较小的经过机加、渗碳淬火、磨齿的齿轮，对这些齿轮进行清洗和烘干；
步骤(2)：采用36目～40目之间的白刚玉砂对这些齿轮表面进行喷砂处理；喷砂参数：压缩空气压力为0.6MPa，喷砂时间为8-10分钟；
步骤(3)：对喷砂之后的齿轮进行超声清洗；
步骤(4)：将这些齿轮装入真空镀膜设备的真空室中，采用多弧离子镀工艺技术在齿轮的齿面和上下端面上均匀沉积金属Cr，形成的纯铬沉积层厚度为2μm；沉积过程中控制齿轮的温度低于180℃。主要工艺参数为：Ar气流量为70sccm，真空室压强0.1Pa，偏压至60V，纯Cr靶电流为60A，沉积纯Cr金属层约60min；
步骤(5)：采用非平衡磁控溅射技术在这些已经沉积了纯铬层的齿轮的齿面和上下端面均匀沉积一层厚度为1μm的CrN沉积层；具体工艺参数为：Ar气流量为30sccm，N2气流量90sccm，偏压至80V，Cr靶电流为40A，沉积纯CrN沉积层约45min；
步骤(6)：采用非平衡磁控溅射工艺技术，在这些已经沉积了CrN沉积层的齿轮的齿面和上下端面均匀沉积一层掺杂银纳米晶的无氢类金刚石沉积层，厚度控制为3μm。DLC中Cr的含量控制为8at％，Ag含量12at％，银纳米晶团尺寸控制为9-14nm。
步骤(7)：将这些齿轮按照正常的装配工艺，装入某变速箱总成中，保证变速箱两个摩擦副中有一个齿轮具有降噪涂层。以设计承载扭矩的一半为磨合负载，分别以设计转速的1/3、2/3和1各运行25min。
步骤(8)：将装有经过步骤(7)处理的齿轮的变速箱总成安装在标准试验台架上，首先按照标准的试验程序进行磨合，之后按照标准的噪音测试方法测试其噪声数据，并与装有普通齿轮的相同型号的变速箱总成进行对比。
测试所得在不同工况下，采用本发明具有低传动噪声的高负载齿轮的变速箱的噪声均有下降，最大下降4分贝，平均下降2.8分贝。本实施例制备的降噪涂层厚度均匀，在降噪测试中不容易脱落、断裂、以及出现裂纹。
对比例1：
本对比例提供不沉积CrN支撑层的具有低传动噪声的高负载齿轮的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)：选择某变速箱所有齿轮摩擦副其中的一个直径较小的经过机加、渗碳淬火、磨齿的齿轮，对这些齿轮进行清洗和烘干；
步骤(2)：采用36目～40目之间的白刚玉砂对这些齿轮表面进行喷砂处理；喷砂参数：压缩空气压力为0.6MPa，喷砂时间为8-10分钟；
步骤(3)：对喷砂之后的齿轮进行超声清洗；
步骤(4)：将这些齿轮装入真空镀膜设备的真空室中，采用多弧离子镀工艺技术在齿轮的齿面和上下端面上均匀沉积金属Cr，形成的纯铬沉积层厚度为2μm；沉积过程中控制齿轮的温度低于180℃。主要工艺参数为：Ar气流量为70sccm，真空室压强0.1Pa，偏压至60V，纯Cr靶电流为60A，沉积纯Cr金属层约60min；
步骤(5)：采用非平衡磁控溅射工艺技术，在这些已经沉积了Cr沉积层的齿轮的齿面和上下端面均匀沉积一层掺杂银纳米晶的无氢类金刚石沉积层，厚度控制为2μm。DLC中Cr的含量控制为6at％，Ag含量12at％，银纳米晶团尺寸控制为9-12nm。
步骤(6)：将装有经过步骤(5)处理的齿轮的变速箱总成安装在标准试验台架上，首先按照标准的试验程序进行磨合，之后按照标准的噪音测试方法测试其噪声数据，并与装有普通齿轮的相同型号的变速箱总成进行对比。
测试所得在不同工况下，采用本实施例的涂层的齿轮的变速箱的噪声略有下降，最大下降2分贝，平均下降1.5分贝。拆解发现涂层有局部剥落，因此导致降噪效果变差。
对比例2：
本对比例提供不沉积Cr过渡层的具有低传动噪声的高负载齿轮的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)：选择某变速箱所有齿轮摩擦副其中的一个直径较小的经过机加、渗碳淬火、磨齿的齿轮，对这些齿轮进行清洗和烘干；
步骤(2)：采用36目～40目之间的白刚玉砂对这些齿轮表面进行喷砂处理；喷砂参数：压缩空气压力为0.6MPa，喷砂时间为8-10分钟；
步骤(3)：对喷砂之后的齿轮进行超声清洗；
步骤(4)：将齿轮装入真空设备中，采用非平衡磁控溅射技术在这些齿轮的齿面和上下端面均匀沉积一层厚度为1μm的CrN沉积层；具体工艺参数为：Ar气流量为30sccm，N2气流量90sccm，偏压至80V，Cr靶电流为40A，沉积纯CrN沉积层约45min；
步骤(5)：采用非平衡磁控溅射工艺技术，在这些已经沉积了CrN沉积层的齿轮的齿面和上下端面均匀沉积一层掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层，厚度控制为2μm。DLC中Cr的含量控制为6at％，Ag含量12at％，银纳米晶团尺寸控制为9-12nm。
步骤(6)：将这些齿轮按照正常的装配工艺，装入某变速箱总成中，保证变速箱两个摩擦副中有一个齿轮具有降噪涂层。以设计承载扭矩的一半为磨合负载，分别以设计转速的1/3、2/3和1各运行25min。
步骤(7)：将装有经过步骤(6)处理的齿轮的变速箱总成安装在标准试验台架上，首先按照标准的试验程序进行磨合，之后按照标准的噪音测试方法测试其噪声数据，并与装有普通齿轮的相同型号的变速箱总成进行对比。
测试所得在不同工况下，采用本实施例的涂层的齿轮的变速箱的噪声几乎没有变化。拆解发现涂层有出现了大面积局部剥落，因此导致降噪效果变差。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种具有低传动噪声的高负载齿轮的制备方法，其特征在于，所述具有低传动噪声的高负载齿轮包括：
基体，所述基体为精加工齿轮；以及
降噪涂层，其至少能覆盖所述基体的传动受力面，所述传动受力面包括齿面和齿轮上下两端面；所述降噪涂层至少包括掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层作为最外层；所述银纳米晶的尺寸为6nm-14nm；
所述降噪涂层从内到外依次包括纯铬沉积层、CrN沉积层、掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层；
所述掺杂银纳米晶的无氢类金刚石碳沉积层经过摩擦挤压后能析出银纳米晶，在银纳米晶的原来位置形成具有多个吸音作用的纳米孔，并在多个纳米孔的无氢类金刚石碳沉积层上形成银润滑层；
所述具有低传动噪声的高负载齿轮的制备方法包括如下步骤：
步骤(1)：选择某变速箱所有齿轮摩擦副其中的一个直径较小的经过机加、渗碳淬火、磨齿的齿轮，对这些齿轮进行清洗和烘干；
步骤(2)：采用36目～40目之间的白刚玉砂对所述齿轮的表面进行喷砂处理；喷砂参数：压缩空气压力为0.6MPa，喷砂时间为8-10分钟；
步骤(3)：对喷砂之后的齿轮进行超声清洗；
步骤(4)：将所述齿轮装入真空镀膜设备的真空室中，采用多弧离子镀工艺技术在齿轮的齿面和上下端面上均匀沉积金属Cr，形成的纯铬沉积层厚度为1.3μm；沉积过程中控制齿轮的温度低于180℃；主要工艺参数为：Ar气流量为70sccm，真空室压强0.1Pa，偏压至60V，纯Cr靶电流为50A，沉积纯Cr金属层约40min；
步骤(5)：采用非平衡磁控溅射技术在已经沉积了纯铬层的齿轮的齿面和上下端面均匀沉积一层厚度为0.8μm的CrN沉积层；具体工艺参数为：Ar气流量为30sccm，N2气流量90sccm，偏压至80V，Cr靶电流为40A，沉积纯CrN沉积层约30min；
步骤(6)：采用非平衡磁控溅射工艺技术，在已经沉积了CrN沉积层的齿轮的齿面和上下端面均匀沉积一层掺杂银纳米晶的无氢类金刚石沉积层，厚度控制为2μm；掺杂银纳米晶的无氢类金刚石沉积层中Cr的含量控制为6at％，Ag含量6at％；
步骤(7)：将所述齿轮按照正常的装配工艺，装入某变速箱总成中，保证变速箱两个摩擦副中有一个齿轮具有降噪涂层，以设计承载扭矩的一半为磨合负载，分别以设计转速的1/3、2/3和1各运行25min。
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