PVD-ôfsettingstechnology is in protte jierren beoefene as in nije technology foar oerflakmodifikaasje, benammen fakuüm-ion-coatingtechnology, dy't de lêste jierren in geweldige ûntwikkeling hat krigen en no in protte brûkt wurdt yn 'e behanneling fan ark, mallen, zuigerringen, gears en oare komponinten .De coated gears taret troch fakuüm ion coating technology kinne signifikant ferminderjen de wriuwing koëffisjint, ferbetterjen anty-wear en bepaalde anty-corrosie, en binne wurden de fokus en hot spot fan ûndersyk op it mêd fan gear oerflak fersterking technology.
De mienskiplike materialen dy't brûkt wurde foar gears binne benammen smeid stiel, getten stiel, getten izer, non-ferro metalen (koper, aluminium) en plestik.Stiel is benammen 45 stiel, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl.Leech koalstof stiel benammen brûkt yn 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo.Smede stiel wurdt mear wiidferspraat brûkt yn gears fanwege syn bettere prestaasjes, wylst getten stiel meastentiids wurdt brûkt om gears te meitsjen mei diameter> 400mm en komplekse struktuer.Gietijzeren gears anty-lym en pitting ferset, mar it gebrek oan ynfloed en slijtage ferset, benammen foar stabile wurk, macht is net lege snelheid of grutte grutte en komplekse foarm, kin wurkje ûnder de betingst fan it gebrek oan lubrication, geskikt foar iepen oerdracht.Non-ferro metalen faak brûkt is tin brûns, aluminium-izeren brûns en casting aluminium alloy, faak brûkt by de fabrikaazje fan turbines of gears, mar de sliding en anty-friction eigenskippen binne min, allinnich foar ljocht, medium lading en lege snelheid gears.Gears fan net-metallysk materiaal wurde fral brûkt yn guon fjilden mei spesjale easken, lykas oaljefrije smering en hege betrouberens.It fjild fan betingsten lykas lege fersmoarging, lykas húshâldlike apparaten, medyske apparatuer, fiedselmasines en tekstylmasines.
Gear coating materialen
Engineering keramyske materialen binne ekstreem kânsrike materialen mei hege sterkte en hurdens, benammen poerbêst waarmte ferset, lege termyske conductivity en termyske útwreiding, hege wear ferset en oksidaasje ferset.In grut oantal ûndersiken hawwe oantoand dat keramyske materialen ynherinte waarmtebestindich binne en lege wearze hawwe op metalen.Dêrom, it brûken fan keramyske materialen ynstee fan metalen materialen foar wear-resistant dielen kin ferbetterje it libben fan de wriuwing sub, kin foldwaan oan guon fan 'e hege temperatuer en hege wear-resistant materialen, multi-funksjonele en oare taaie easken.Op it stuit, engineering keramyske materialen binne brûkt by de fabrikaazje fan motor waarmte-resistant dielen, meganyske oerdracht yn 'e wear dielen, gemyske apparatuer yn' e corrosie-resistant dielen en sealing dielen, hieltyd mear sjen litte de brede tapassing fan keramyske materialen prospects.
Ûntwikkele lannen lykas Dútslân, Japan, de Feriene Steaten, it Feriene Keninkryk en oare lannen hechtsje grut belang oan de ûntwikkeling en tapassing fan engineering keramyske materialen, ynvestearje in soad jild en manpower te ûntwikkeljen de ferwurkjen teory en technology fan engineering keramyk.Dútslân hat in programma lansearre neamd "SFB442", wêrfan it doel is om PVD-technology te brûken om in geskikte film op it oerflak fan 'e dielen te syntetisearjen om it potensjaal skealike smeermiddel te ferfangen foar it miljeu en it minsklik lichem.PW Gold en oaren yn Dútslân brûkten de finansiering fan SFB442 om PVD-technology oan te passen om tinne films op it oerflak fan rôljende lagers te deponearje en fûnen dat de anty-wearprestaasjes fan rôljende lagers signifikant ferbettere waarden en de films dy't op it oerflak dellein wiene, de folsleine ferfange kinne funksje fan ekstreme druk anty-wear additieven.Joachim, Franz et al.yn Dútslân brûkte PVD-technology om WC / C-films te meitsjen dy't poerbêste anty-wurgens eigenskippen demonstrearje, heger as dy fan smeermiddels dy't EP-tafoegings befetsje, in resultaat dat likegoed de mooglikheid jout om skealike tafoegings te ferfangen mei coating.E. Lugscheider et al.fan it Ynstitút foar Materiaalwittenskip, Technyske Universiteit fan Aken, Dútslân, mei finansiering fan 'e DFG (GermanResearch Commission), toande in signifikante ferheging fan wurgensbestriding nei it deponearjen fan passende films op 100Cr6 stiel mei PVD-technology.Dêrneist is de Feriene Steaten General Motors begûn yn har VolvoS80Turbo type auto gear oerflak deposition film te ferbetterjen wurgens pitting ferset;de ferneamde Timken bedriuw hat lansearre de namme ES200 gear oerflak film;registrearre hannelsmerk MAXIT gear coating is ferskynd yn Dútslân;registrearre hannelsmerken Graphit-iC en Dymon-iC respektivelik Gear coating mei de registrearre hannelsmerken Graphit-iC en Dymon-iC binne ek beskikber yn it Feriene Keninkryk.
As in wichtige reserveûnderdielen fan meganyske oerdracht spylje gears in wichtige rol yn 'e yndustry, dus it is fan heul wichtige praktyske betsjutting om de tapassing fan keramyske materialen op gears te studearjen.Op it stuit binne de technyske keramyk tapast op 'e gears foaral de folgjende.
1, TiN coating laach
1, TiN
Ion coating TiN keramyske laach is ien fan de meast brûkte oerflak bewurke coating mei hege hurdens, hege adhesion sterkte, lege wriuwing koeffizient, goede corrosie ferset, ensfh It is in soad brûkt yn ferskate fjilden, benammen yn ark en skimmel yndustry.De wichtichste reden dy't de tapassing fan keramyske coating op gears beynfloedet, is it biningprobleem tusken keramyske coating en substraat.Sûnt de arbeidsbetingsten en beynfloedzjende faktoaren fan gears folle yngewikkelder binne dan dy fan ark en mallen, is de tapassing fan in inkele TiN-coating op gear oerflakbehanneling sterk beheind.Hoewol keramyske coating hat de foardielen fan hege hurdens, lege wriuwingskoëffisjint en korrosjebestriding, it is bros en lestich om in dikkere coating te krijen, sadat it in substraat fan hege hurdens en hege sterkte nedich is om de coating te stypjen om syn skaaimerken te spyljen.Dêrom, keramyske coating wurdt meast brûkt foar carbid en hege-snelheid stielen oerflak.It gearmateriaal is sêft yn ferliking mei it keramyske materiaal, en it ferskil tusken de aard fan it substraat en de coating is grut, sadat de kombinaasje fan de coating en it substraat min is, en de coating is net genôch om de coating te stypjen, wêrtroch de coating maklik te fallen ôf yn it proses fan gebrûk, net allinnich kin net spylje de foardielen fan de keramyske coating, mar de keramyske coating dieltsjes dy't falle ôf sil feroarsaakje abrasive wear op 'e gear, flugger it wear ferlies fan' e gear.De hjoeddeistige oplossing is it brûken fan gearstalde oerflakbehannelingtechnology om de bân tusken it keramyk en it substraat te ferbetterjen.Technology foar gearstalde oerflakbehanneling ferwiist nei de kombinaasje fan fysike dampôfsettingscoating en oare oerflakbehannelingsprosessen as coatings, mei twa aparte oerflakken / ûndergrûnen om it oerflak fan it substraatmateriaal te feroarjen om gearstalde meganyske eigenskippen te krijen dy't net kinne wurde berikt troch ien proses foar oerflakbehanneling. .TiN gearstalde coating ôfset troch ion nitriding en PVD is ien fan de meast ûndersochte gearstalde coatings.De plasma nitriding substraat en TiN keramyske gearstalde coating hawwe in sterke bân en de wear ferset wurdt gâns ferbettere.
De optimale dikte fan TiN film laach mei poerbêste wear ferset en film basis bonding is oer 3 ~ 4μm.As de dikte fan de film laach is minder as 2μm, de wear ferset sil net signifikant wurde ferbettere.As de dikte fan de film laach is mear as 5μm, de film basis bonding wurdt fermindere.
2, Multi-laach, multi-komponint TiN coating
Mei de stadige en wiidfersprate tapassing fan TiN-coatings binne d'r mear en mear ûndersiken oer hoe't TiN-coatings kinne ferbetterje en ferbetterje.Yn 'e ôfrûne jierren binne multi-komponint-coatings en multilayer-coatings ûntwikkele basearre op binêre TiN-coatings, lykas Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix, Cr1-x)N, TiN /Al2O3, ensfh Troch it tafoegjen fan eleminten lykas Al en Si oan TiN-coatings, kin it ferset tsjin hege-temperatueroksidaasje en hurdens fan 'e coatings ferbettere wurde, wylst it tafoegjen fan eleminten lykas B de hurdens en adhesionssterkte fan 'e coatings ferbetterje kin.
Fanwege de kompleksiteit fan 'e multykomponint gearstalling binne d'r in protte kontroversjes yn dizze stúdzje.Yn 'e stúdzje fan (Tix,Cr1-x)N multikomponint-coatings is d'r in grutte kontroversje yn 'e ûndersyksresultaten.Guon minsken leauwe dat (Tix, Cr1-x) N coating binne basearre op TiN, en Cr kin allinnich bestean yn 'e foarm fan ferfangende fêste oplossing yn de TiN dot matrix, mar net as in aparte CrN faze.Oare stúdzjes litte sjen dat it oantal Cr atomen direkt ferfange Ti atomen yn (Tix, Cr1-x) N coating is beheind, en de oerbleaune Cr bestiet yn de singlet steat of foarmet ferbinings mei N. De eksperimintele resultaten litte sjen dat de tafoeging fan Cr oan de coating ferleget it oerflak dieltsje grutte en fergruttet de hurdens, en de hurdens fan de coating berikt syn heechste wearde doe't de massa persintaazje fan Cr berikt 3l%, mar de ynterne stress fan de coating berikt ek syn maksimum wearde.
3, Oare coating laach
Njonken de meast brûkte TiN-coatings, wurde in protte ferskillende engineering keramyk brûkt foar fersterking fan gear oerflak.
(1) Y.Terauchi et al.fan Japan studearre de wjerstân tsjin wriuwing wear fan titanium carbide of titanium nitride keramyske gears ôfset troch de dampdeposition metoade.De gears waarden carburized en gepolijst te berikken in oerflak hurdens fan likernôch HV720 en in oerflak rûchheid fan 2,4 μm foarôfgeand oan coating, en de keramyske coating waarden taret troch gemyske damp deposition (CVD) foar titanium carbide en troch fysike damp deposition (PVD) foar titanium nitride, mei in keramyske film dikte fan likernôch 2 μm.De friksjonele slijtage eigenskippen waarden ûndersocht yn 'e oanwêzigens fan respektivelik oalje en droege wriuwing.It waard fûn dat de ferset tsjin krassen en krasresistinsje fan 'e gearfêste sterk waarden ferbettere nei it beklaaien mei keramyk.
(2) Composite coating fan gemysk coated Ni-P en TiN waard taret troch pre-coating Ni-P as in oergong laach en dan deponearje TiN.De stúdzje lit sjen dat it oerflak hurdens fan dizze gearstalde coating is ferbettere ta in beskate mjitte, en de coating is better bûn mei it substraat en hat better wear ferset.
(3) WC / C, B4C tinne film
M. Murakawa et al., Department of Mechanical Engineering, Japan Institute of Technology, brûkt PVD technology te deponearje WC / C tinne film op it oerflak fan gears, en syn tsjinst libben wie trije kear dat fan gewoane quenched en grûn gear ûnder oalje- frije lubrication betingsten.Franz J et al.brûkte PVD-technology om WC/C- en B4C-tinne film op it oerflak fan FEZ-A- en FEZ-C-gears te deponearje, en it eksperimint liet sjen dat de PVD-coating de wriuwing fan 'e gear signifikant fermindere, it gear minder gefoelich makke foar hyt lijmen of lijmen, en ferbettere de load-bearing kapasiteit fan it gear.
(4) CrN films
CrN films binne fergelykber mei TiN films yn dat se hawwe hegere hurdens, en CrN films binne mear resistint foar hege temperatuer oksidaasje as TiN, hawwe bettere corrosie ferset, legere ynterne stress as TiN films, en relatyf bettere taaiens.Chen Ling et taret in wear-resistant TiAlCrN / CrN gearstalde film mei poerbêste film-basearre bonding op it oerflak fan HSS, en ek foarstelde de dislocation stacking teory fan multilayer film, as de dislocation enerzjy ferskil tusken twa lagen is grut, de dislocation bart yn ien laach sil wêze lestich te oerstekke syn ynterface yn de oare laach, dus it foarmjen fan de dislocation Stacking by de ynterface en spylje de rol fan it fersterkjen fan it materiaal.Zhong Bin et studearre it effekt fan stikstof ynhâld op de faze struktuer en wriuwing wear eigenskippen fan CrNx films, en de stúdzje die bliken dat de Cr2N (211) diffraksje pyk yn 'e films stadichoan ferswakke en de CrN (220) pyk stadichoan fersterke mei de ferheging fan N2 ynhâld, de grutte dieltsjes op de film oerflak stadichoan ôfnommen en it oerflak oanstriid te wêzen plat.Doe't de N2-beluchting 25 ml / min wie (doelboarne-bôgestream wie 75 A, hat de deponearre CrN-film goede oerflakkwaliteit, goede hurdens en poerbêste wearbestriding as de N2-beluchting 25ml / min is (doelboarnebôgestream is 75A, negatyf druk is 100V).
(5) Superhurde film
Superhard film is de bêst film mei hurdens grutter as 40GPa, poerbêst wear ferset, hege temperatuer ferset en lege wriuwing koeffizient en lege termyske útwreiding koeffizient, benammen amorphous diamant film en CN film.Amorphous diamant films hawwe amorphous eigenskippen, gjin lange-range oardere struktuer, en befetsje in grut oantal CC tetrahedral obligaasjes, dus se wurde ek neamd tetrahedral amorphous koalstof films.As in soarte fan amorphous koalstof film, diamant-like coating (DLC) hat in protte treflike eigenskippen fergelykber mei diamant, lykas hege termyske conductivity, hege hurdens, hege elastic modulus, lege koëffisjint fan termyske útwreiding, goede gemyske stabiliteit, goede wear ferset en lege wriuwingskoëffisjint.It is oantoand dat it beklaaien fan diamant-like films op gearflakken de libbensdoer fan in faktor 6 kin ferlingje en de wurgensbestriding signifikant ferbetterje.CN films, ek bekend as amorfe koalstof-stikstof films, hawwe in kristal struktuer fergelykber mei dy fan β-Si3N4 kovalente ferbiningen en wurde ek bekend as β-C3N4.Liu en Cohen et al.útfierd strang teoretyske berekkeningen mei help fan pseudopotential band berekkeningen út de earste-natuerkunde prinsipe, befêstige dat β-C3N4 hat in grutte binende enerzjy, in stabile meganyske struktuer, op syn minst ien sub-stabile steat kin bestean, en syn elastic modulus is te fergelykjen mei diamant, mei goede eigenskippen, dat kin effektyf ferbetterje de oerflak hurdens en wear ferset fan it materiaal en ferminderjen de wriuwing koeffizient.
(6) Oare alloy wear-resistant coating laach
Guon alloy wear-resistant coatings binne ek besocht wurde tapast op gears, bygelyks, de ôfsetting fan Ni-P-Co alloy laach op it tosk oerflak fan 45 # stielen gears is in alloy laach te krijen ultra-fine nôt organisaasje, dy't it libben kin ferlingje oant 1.144 ~ 1.533 kear.It is ek studearre dat Cu metal laach en Ni-W alloy coating wurde tapast op it tosk oerflak fan Cu-Cr-P alloy getten izer gear te ferbetterjen syn sterkte;Ni-W en Ni-Co alloy coating wurde tapast op it tosk oerflak fan HT250 getten izer gear te ferbetterjen de wear ferset troch 4 ~ 6 kear fergelike mei de uncoated gear.
Post tiid: Nov-07-2022