PVD-afsettingstegnologie word vir baie jare as 'n nuwe oppervlakmodifikasietegnologie beoefen, veral vakuumioonbedekkingstegnologie, wat die afgelope jare groot ontwikkeling gekry het en nou wyd gebruik word in die behandeling van gereedskap, vorms, suierringe, ratte en ander komponente .Die bedekte ratte wat deur vakuumioonbedekkingstegnologie voorberei is, kan die wrywingskoëffisiënt aansienlik verminder, anti-slytasie en sekere anti-korrosie verbeter, en het die fokus en warm plek geword van navorsing op die gebied van ratoppervlakversterkingstegnologie.
Die algemene materiale wat vir ratte gebruik word, is hoofsaaklik gesmede staal, gegote staal, gietyster, nie-ysterhoudende metale (koper, aluminium) en plastiek.Staal is hoofsaaklik 45 staal, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl.Laekoolstofstaal word hoofsaaklik gebruik in 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo.Gesmede staal word meer algemeen in ratte gebruik vanweë die beter werkverrigting, terwyl gegote staal gewoonlik gebruik word om ratte met deursnee > 400 mm en komplekse struktuur te vervaardig.Gietyster ratte anti-gom en put weerstand, maar die gebrek aan impak en slytasie weerstand, hoofsaaklik vir stabiele werk, krag is nie lae spoed of groot grootte en komplekse vorm, kan werk onder die toestand van die gebrek aan smering, geskik vir oop oordrag.Nie-ysterhoudende metale wat algemeen gebruik word, is tinbrons, aluminium-ysterbrons en gietaluminiumlegering, wat algemeen gebruik word in die vervaardiging van turbines of ratte, maar die gly- en teenwrywingseienskappe is swak, slegs vir ligte, medium vrag en lae spoed ratte.Nie-metaalmateriaalratte word hoofsaaklik in sommige velde gebruik met spesiale vereistes, soos olievrye smering en hoë betroubaarheid.Die veld van toestande soos lae besoedeling, soos huishoudelike toestelle, mediese toerusting, voedselmasjinerie en tekstielmasjinerie.
Ratbedekkingsmateriaal
Ingenieurs-keramiekmateriale is uiters belowende materiale met hoë sterkte en hardheid, veral uitstekende hittebestandheid, lae termiese geleidingsvermoë en termiese uitsetting, hoë slytasieweerstand en oksidasieweerstand.'n Groot aantal studies het getoon dat keramiekmateriaal inherent hittebestand is en lae slytasie op metale het.Daarom kan die gebruik van keramiekmateriaal in plaas van metaalmateriaal vir slijtvaste dele die lewe van die wrywingsub verbeter, kan sommige van die hoë temperatuur en hoë slytvaste materiale, multifunksionele en ander moeilike vereistes voldoen.Tans word ingenieurs-keramiekmateriaal gebruik in die vervaardiging van hittebestande enjinonderdele, meganiese transmissie in die slytasieonderdele, chemiese toerusting in die korrosiebestande dele en verseëlingsonderdele, toon toenemend die wye toepassing van keramiekmateriaalvooruitsigte.
Ontwikkelde lande soos Duitsland, Japan, die Verenigde State, die Verenigde Koninkryk en ander lande heg groot belang aan die ontwikkeling en toepassing van ingenieurswese keramiekmateriaal, en belê baie geld en mannekrag om die verwerkingsteorie en tegnologie van ingenieurskeramiek te ontwikkel.Duitsland het 'n program genaamd "SFB442" geloods, waarvan die doel is om PVD-tegnologie te gebruik om 'n geskikte film op die oppervlak van die dele te sintetiseer om die potensieel skadelike smeermiddel vir die omgewing en menslike liggaam te vervang.PW Gold en ander in Duitsland het die befondsing van SFB442 gebruik om PVD-tegnologie toe te pas om dun films op die oppervlak van rollende laers te deponeer en het gevind dat die anti-slytasie werkverrigting van rollende laers aansienlik verbeter is en die films wat op die oppervlak neergelê is, heeltemal die funksie van ekstreme druk anti-slytasie bymiddels.Joachim, Franz et al.in Duitsland het PVD-tegnologie gebruik om WC/C-films voor te berei wat uitstekende anti-moegheidseienskappe demonstreer, hoër as dié van smeermiddels wat EP-bymiddels bevat, 'n resultaat wat insgelyks die moontlikheid lewer om skadelike bymiddels met bedekkings te vervang.E. Lugscheider et al.van die Instituut vir Materiaalwetenskap, Tegniese Universiteit van Aken, Duitsland, met befondsing van die DFG (Duitse Navorsingskommissie), het 'n beduidende toename in moegheidsweerstand getoon nadat toepaslike films op 100Cr6-staal met behulp van PVD-tegnologie gedeponeer is.Daarbenewens het die Verenigde State General Motors begin met sy VolvoS80Turbo tipe motorrat oppervlak afsetting film om moegheid put weerstand te verbeter;die bekende Timken-maatskappy het die naam ES200-rat-oppervlakfilm bekendgestel;geregistreerde handelsmerk MAXIT-ratbedekking het in Duitsland verskyn;geregistreerde handelsmerk Graphit-iC en Dymon-iC onderskeidelik Gear coatings met die geregistreerde handelsmerke Graphit-iC en Dymon-iC is ook beskikbaar in die VK.
As 'n belangrike onderdele van meganiese transmissie speel ratte 'n belangrike rol in die industrie, dus is dit van baie belangrike praktiese betekenis om die toepassing van keramiekmateriaal op ratte te bestudeer.Tans is die ingenieurskeramiek wat op die ratte toegepas word hoofsaaklik die volgende.
1, TiN deklaag
1, TiN
Ioonbedekking TiN keramieklaag is een van die mees gebruikte oppervlakgemodifiseerde bedekkings met hoë hardheid, hoë adhesiesterkte, lae wrywingskoëffisiënt, goeie korrosiebestandheid, ens. Dit is wyd gebruik in verskeie velde, veral in die gereedskap- en vormbedryf.Die hoofrede wat die toepassing van keramiekbedekking op ratte beïnvloed, is die bindingsprobleem tussen keramiekbedekking en substraat.Aangesien die werksomstandighede en invloedsfaktore van ratte baie meer ingewikkeld is as dié van gereedskap en gietvorms, word die aanwending van 'n enkele TiN-bedekking op ratoppervlakbehandeling baie beperk.Alhoewel keramiekbedekking die voordele van hoë hardheid, lae wrywingskoëffisiënt en weerstand teen korrosie het, is dit bros en moeilik om 'n dikker laag te verkry, dus benodig dit 'n hoë hardheid en 'n hoë sterkte-substraat om die laag te ondersteun om sy eienskappe te speel.Daarom word keramiekbedekking meestal vir karbied- en hoëspoedstaaloppervlakte gebruik.Die ratmateriaal is sag in vergelyking met die keramiekmateriaal, en die verskil tussen die aard van die substraat en die deklaag is groot, dus die kombinasie van die deklaag en die substraat is swak, en die deklaag is nie genoeg om die deklaag te ondersteun nie, wat maak die deklaag is maklik om tydens die gebruik af te val, kan nie net die voordele van die keramiekbedekking speel nie, maar die keramiekbedekkingdeeltjies wat afval, sal skuurslytasie op die rat veroorsaak, wat die slytasieverlies van die rat versnel.Die huidige oplossing is om saamgestelde oppervlakbehandelingstegnologie te gebruik om die binding tussen die keramiek en die substraat te verbeter.Saamgestelde oppervlakbehandelingstegnologie verwys na die kombinasie van fisiese dampneerlaagbedekking en ander oppervlakbehandelingsprosesse of -bedekkings, wat twee afsonderlike oppervlaktes/onderoppervlakke gebruik om die oppervlak van die substraatmateriaal te verander om saamgestelde meganiese eienskappe te verkry wat nie deur 'n enkele oppervlakbehandelingsproses bereik kan word nie. .TiN saamgestelde deklaag wat deur ioonnitrering en PVD neergelê word, is een van die saamgestelde coatings wat die meeste nagevors is.Die plasma nitrerende substraat en TiN keramiek saamgestelde deklaag het 'n sterk binding en die slytasie weerstand is aansienlik verbeter.
Die optimale dikte van TiN-filmlaag met uitstekende slytasieweerstand en filmbasisbinding is ongeveer 3 ~ 4μm.As die dikte van die filmlaag minder as 2μm is, sal die slytweerstand nie aansienlik verbeter word nie.As die dikte van die filmlaag meer as 5μm is, sal die filmbasisbinding verminder word.
2、Multi-laag, multi-komponent TiN coating
Met die geleidelike en wydverspreide toepassing van TiN-bedekkings, is daar meer en meer navorsing oor hoe om TiN-bedekkings te verbeter en te verbeter.In onlangse jare is multikomponent-bedekkings en meerlaagbedekkings ontwikkel gebaseer op binêre TiN-bedekkings, soos Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN /Al2O3, ens. Deur elemente soos Al en Si by TiN coatings by te voeg, kan die weerstand teen hoë temperatuur oksidasie en hardheid van die coatings verbeter word, terwyl die byvoeging van elemente soos B die hardheid en adhesie sterkte van die coatings kan verbeter.
As gevolg van die kompleksiteit van die multikomponent samestelling, is daar baie kontroversies in hierdie studie.In die studie van (Tix,Cr1-x)N multikomponent coatings is daar 'n groot kontroversie in die navorsingsresultate.Sommige mense glo dat (Tix,Cr1-x)N-bedekkings op TiN gebaseer is, en Cr kan slegs bestaan in die vorm van vervangingsvaste oplossing in die TiN-puntmatriks, maar nie as 'n aparte CrN-fase nie.Ander studies toon dat die aantal Cr-atome wat Ti-atome direk vervang in (Tix,Cr1-x)N-bedekkings beperk is, en die oorblywende Cr bestaan in die enkelvoudige toestand of vorm verbindings met N. Die eksperimentele resultate toon dat die byvoeging van Cr aan die laag verminder die oppervlakdeeltjiegrootte en verhoog die hardheid, en die hardheid van die laag bereik sy hoogste waarde wanneer die massapersentasie Cr 3l% bereik, maar die interne spanning van die laag bereik ook sy maksimum waarde.
3、 Ander deklaag
Benewens die algemeen gebruikte TiN-bedekkings, word baie verskillende ingenieurskeramiek gebruik vir die versterking van die ratoppervlak.
(1) Y.Terauchi et al.van Japan het die weerstand teen wrywingslytasie van titaniumkarbied of titaniumnitried keramiekratte bestudeer wat deur die dampneerslagmetode neergelê word.Die ratte is gekarbureer en gepoleer om 'n oppervlakhardheid van ongeveer HV720 en 'n oppervlakruwheid van 2,4 μm te verkry voor bedekking, en die keramiekbedekkings is voorberei deur chemiese dampneerslag (CVD) vir titaankarbied en deur fisiese dampneerslag (PVD) vir titaniumnitried, met 'n keramiekfilmdikte van ongeveer 2 μm.Die wrywingslyt-eienskappe is ondersoek in die teenwoordigheid van olie en droë wrywing, onderskeidelik.Daar is gevind dat die kerfweerstand en krapweerstand van die ratskroef aansienlik verbeter is nadat dit met keramiek bedek is.
(2) Saamgestelde deklaag van chemies bedekte Ni-P en TiN is voorberei deur Ni-P as 'n oorgangslaag vooraf te bedek en dan TiN af te lê.Die studie toon dat die oppervlakhardheid van hierdie saamgestelde deklaag tot 'n sekere mate verbeter is, en die deklaag is beter met die substraat gebind en het beter slytweerstand.
(3) WC/C, B4C dun film
M. Murakawa et al., Departement Meganiese Ingenieurswese, Japanse Instituut vir Tegnologie, het PVD-tegnologie gebruik om WC/C dun film op die oppervlak van ratte neer te sit, en die lewensduur daarvan was drie keer dié van gewone geblus- en geslypte ratte onder olie- vrye smeertoestande.Franz J et al.het PVD-tegnologie gebruik om WC/C- en B4C-dun film op die oppervlak van FEZ-A- en FEZ-C-ratte neer te sit, en die eksperiment het getoon dat die PVD-bedekking die ratwrywing aansienlik verminder het, die rat minder vatbaar gemaak het vir warm gom of gom, en die dravermoë van die rat verbeter.
(4) CrN films
CrN-films is soortgelyk aan TiN-films deurdat hulle hoër hardheid het, en CrN-films is meer bestand teen hoë temperatuur-oksidasie as TiN, het beter korrosiebestandheid, laer interne spanning as TiN-films en relatief beter taaiheid.Chen Ling et het 'n slytvaste TiAlCrN/CrN saamgestelde film voorberei met uitstekende film-gebaseerde binding op die oppervlak van HSS, en het ook die ontwrigting stapelteorie van meerlaag film voorgestel, as die ontwrigting energie verskil tussen twee lae groot is, sal die ontwrigting plaasvind in een laag sal moeilik wees om sy koppelvlak in die ander laag oor te steek, wat die ontwrigtingstapeling by die koppelvlak vorm en die rol speel om die materiaal te versterk.Zhong Bin et het die effek van stikstofinhoud op die fasestruktuur en wrywingslyt-eienskappe van CrNx-films bestudeer, en die studie het getoon dat die Cr2N (211) diffraksiepiek in die films geleidelik verswak het en die CrN (220) piek geleidelik verbeter het met die toename van N2-inhoud, het die groot deeltjies op die filmoppervlak geleidelik afgeneem en die oppervlak was geneig om plat te wees.Wanneer die N2-belugting 25 ml/min was (teikenbronboogstroom was 75 A, het die neergesette CrN-film goeie oppervlakkwaliteit, goeie hardheid en uitstekende slytasieweerstand wanneer die N2-belugting 25ml/min is (teikenbronboogstroom is 75A, negatief) druk is 100V).
(5) Superhard film
Superharde film is die soliede film met hardheid groter as 40GPa, uitstekende slytasieweerstand, hoë temperatuurweerstand en lae wrywingskoëffisiënt en lae termiese uitsettingskoëffisiënt, hoofsaaklik amorfe diamantfilm en CN-film.Amorfe diamantfilms het amorfe eienskappe, geen langafstand-geordende struktuur nie, en bevat 'n groot aantal CC-tetraëdriese bindings, dus word hulle ook tetraëdriese amorfe koolstoffilms genoem.As 'n soort amorfe koolstoffilm het diamantagtige laag (DLC) baie uitstekende eienskappe soortgelyk aan diamant, soos hoë termiese geleidingsvermoë, hoë hardheid, hoë elastiese modulus, lae termiese uitsettingskoëffisiënt, goeie chemiese stabiliteit, goeie slytasieweerstand en lae wrywingskoëffisiënt.Daar is getoon dat die dek van diamantagtige films op ratoppervlaktes die lewensduur met 'n faktor van 6 kan verleng en die vermoeiingsweerstand aansienlik kan verbeter.CN-films, ook bekend as amorfe koolstof-stikstoffilms, het 'n kristalstruktuur soortgelyk aan dié van β-Si3N4-kovalente verbindings en staan ook bekend as β-C3N4.Liu en Cohen et al.streng teoretiese berekeninge uitgevoer deur gebruik te maak van pseudopotensiaalbandberekeninge vanaf die eerste-natuur-beginsel, het bevestig dat β-C3N4 'n groot bindingsenergie het, 'n stabiele meganiese struktuur, ten minste een sub-stabiele toestand kan bestaan, en sy elastiese modulus is vergelykbaar met diamant, met goeie eienskappe, wat die oppervlakhardheid en slytvastheid van die materiaal effektief kan verbeter en die wrywingskoëffisiënt kan verminder.
(6) Ander legerings slytvaste deklaag
Sommige allooi-slytasie-bedekkings is ook probeer om op ratte aangebring te word, byvoorbeeld, die afsetting van Ni-P-Co-legeringslaag op die tandoppervlak van 45# staalratte is 'n legeringslaag om ultra-fyn korrelorganisasie te verkry, wat die lewe tot 1.144 ~ 1.533 keer kan verleng.Daar is ook bestudeer dat Cu-metaallaag en Ni-W-legeringsbedekking op die tandoppervlak van Cu-Cr-P-legeringsgietysterrat aangebring word om die sterkte daarvan te verbeter;Ni-W- en Ni-Co-legeringsbedekking word op die tandoppervlak van HT250 gietysterrat aangebring om die slytasieweerstand met 4 ~ 6 keer te verbeter in vergelyking met die onbedekte rat.
Postyd: Nov-07-2022