Тишти каптоо технологиясы

PVD катмарлоо технологиясы көп жылдар бою жаңы беттик модификациялоо технологиясы, өзгөчө вакуумдук иондук каптоо технологиясы катары колдонулуп келет, ал акыркы жылдарда чоң өнүгүүгө ээ болгон жана азыр куралдарды, калыптарды, поршендик шакекчелерди, тиштүү механизмдерди жана башка компоненттерди дарылоодо кеңири колдонулат. .Вакуумдук иондук каптоо технологиясы менен даярдалган капталган тиштүү дөңгөлөк сүрүлүү коэффициентин бир топ кыскарта алат, эскирүүгө каршы жана белгилүү бир антикоррозияны жакшыртат жана тиштүү бетти бекемдөө технологиясы жаатындагы изилдөөлөрдүн чордону жана ысык жери болуп калды.

тиштүү үчүн колдонулган жалпы материалдар, негизинен, согулган болот, чоюн болот, чоюн, түстүү металлдар (жез, алюминий) жана пластмасса болуп саналат.Болот негизинен 45 болот, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl.Төмөн көмүртектүү болот негизинен 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo колдонулат.Согулган болот жакшыраак иштеши үчүн тиштүү механизмдерде кеңири колдонулат, ал эми куюлган болот адатта диаметри > 400 мм жана татаал түзүлүштөгү тиштүү механизмдерди өндүрүү үчүн колдонулат.Чоюн тиштери клейге жана чуңкурга каршы туруштук берет, бирок таасири жана эскирүү туруктуулугунун жоктугу, негизинен туруктуу иштөө үчүн, кубаттуулугу төмөн ылдамдыкта эмес же чоң көлөмдө жана татаал формада, майлоонун жоктугу шартында иштей алат, ачыкка ылайыктуу жугуу.Түстүү металлдар көбүнчө турбиналарды же тиштүү механизмдерди жасоодо колдонулган калай коло, алюминий-темир коло жана куюлуучу алюминий эритмеси болуп саналат, бирок жылма жана сүрүлүүгө каршы касиеттери начар, жеңил, орточо жүктөө жана аз ылдамдык үчүн гана тиштүү механизмдер.Металл эмес материалдык тиштүү механизмдер, негизинен, майсыз майлоо жана жогорку ишенимдүүлүк сыяктуу өзгөчө талаптары бар кээ бир тармактарда колдонулат.Турмуш-тиричилик техникасы, медициналык жабдуулар, тамак-аш машиналары жана текстиль машиналары сыяктуу төмөн булгануу сыяктуу шарттардын талаасы.

Тиштүү каптоо материалдары

Инженердик керамикалык материалдар жогорку күч жана катуулугу, өзгөчө мыкты жылуулук туруктуулугу, төмөн жылуулук өткөрүмдүүлүк жана жылуулук кеңейүү, жогорку эскирүү жана кычкылданууга каршылык менен өтө келечектүү материалдар болуп саналат.Көптөгөн изилдөөлөр керамикалык материалдар табиятынан ысыкка чыдамдуу жана металлдардын аз эскирүүсүн көрсөттү.Ошондуктан, эскирүүгө туруктуу бөлүктөр үчүн металл материалдардын ордуна керамикалык материалдарды колдонуу сүрүлүү суб өмүрүн жакшыртууга болот, жогорку температура жана жогорку эскирүүгө туруктуу материалдарды, көп иш жана башка катаал талаптарга кээ бир жооп бере алат.Азыркы учурда инженердик керамикалык материалдар кыймылдаткычтын ысыкка чыдамдуу тетиктерин, эскирүүчү бөлүктөрүндө механикалык трансмиссияны, коррозияга туруктуу бөлүктөрүндө химиялык жабдууларды жана герметикалык бөлүктөрдү өндүрүүдө колдонулуп, керамикалык материалдардын кеңири колдонулушун барган сайын көрсөтүп турат.

Германия, Япония, АКШ, Улуу Британия жана башка өнүккөн өлкөлөр инженердик керамикалык материалдарды иштеп чыгууга жана колдонууга чоң маани берип, инженердик керамикалык буюмдарды кайра иштетүү теориясын жана технологиясын өнүктүрүү үчүн көп акча жана жумушчу күчүн жумшашат.Германия "SFB442" деп аталган программаны ишке киргизди, анын максаты айлана-чөйрөгө жана адамдын организмине потенциалдуу зыяндуу майлоочу чөйрөнү алмаштыруу үчүн тетиктердин бетинде ылайыктуу пленканы синтездөө үчүн PVD технологиясын колдонуу болуп саналат.Германиядагы PW Gold жана башкалар SFB442 компаниясынын каржылоосун PVD технологиясын прокат подшипниктердин бетине жука пленкаларды салуу үчүн колдонушту жана прокат подшипниктердин эскирүүгө каршы иштеши бир топ жакшырганын жана бетинде сакталган пленкалар толугу менен алмаштыра аларын аныкташкан. экстремалдык басымдын эскиришине каршы кошумчалардын функциясы.Йоахим, Франц жана башкалар.Германияда PVD технологиясын колдонуп, WC/C пленкаларын даярдоо үчүн эң сонун чарчоого каршы касиеттерин көрсөтүшкөн, EP кошулмаларын камтыган майлоочу майларга караганда жогору, бул зыяндуу кошумчаларды жабуу менен алмаштыруу мүмкүнчүлүгүн берет.E. Лугшайдер жана башкалар.Германиянын Аахен Техникалык Университетинин Материал таануу институтунун DFG (Германдык изилдөө комиссиясы) каржылоосу менен PVD технологиясын колдонуу менен 100Cr6 болотуна тиешелүү пленкаларды салгандан кийин чарчоого туруктуулуктун олуттуу жогорулагандыгын көрсөттү.Мындан тышкары, Америка Кошмо Штаттары General Motors чарчоо чуңкур каршылыкты жакшыртуу үчүн VolvoS80Turbo түрү унаа тиштүү жер бетиндеги депозиттик тасмасы баштады;атактуу Timken компаниясы ES200 тиштүү беттик пленканы чыгарды;катталган соода маркасы MAXIT тиштүү каптоо Германияда пайда болду;катталган соода маркасы Graphit-iC жана Dymon-iC тиешелүү түрдө Graphit-iC жана Dymon-iC катталган соода белгилери менен Gear каптоолору Улуу Британияда да бар.

Механикалык трансмиссиянын маанилүү запастык бөлүгү катары тиштүү механизмдер өнөр жайда маанилүү роль ойнойт, ошондуктан керамикалык материалдарды тиштүү механизмдерге колдонууну изилдөө абдан маанилүү практикалык мааниге ээ.Азыркы учурда, тиштүү колдонулган инженердик керамика, негизинен, төмөнкүлөр болуп саналат.

1、TiN каптоо катмары
1、TiN

Ion каптоо TiN керамикалык катмары жогорку катуулугу, жогорку адгезия күчү, аз сүрүлүү коэффициенти, жакшы коррозияга туруктуулугу, жана башкалар менен абдан көп колдонулган бети өзгөртүлгөн жабуулардын бири болуп саналат. Ал көп түрдүү тармактарда, айрыкча, курал жана көк өнөр жайында колдонулган.Керамикалык жабууну тиштүү механизмдерге колдонууга таасир эткен негизги себеп керамикалык каптоо менен субстраттын ортосундагы байланыш көйгөйү.Тиштүү механизмдердин иштөө шарттары жана таасир этүүчү факторлору инструменттерге жана калыптарга караганда алда канча татаал болгондуктан, тиштүү механизмдердин бетине бир TiN каптоосун колдонуу абдан чектелген.Керамикалык каптоо жогорку катуулук, төмөн сүрүлүү коэффициенти жана коррозияга туруктуулук артыкчылыктарына ээ болсо да, ал морт жана жоон жабууну алуу кыйын, ошондуктан анын мүнөздөмөлөрүн аткаруу үчүн жабууну колдоо үчүн жогорку катуулук жана жогорку бекем субстрат керек.Ошондуктан, керамикалык каптоо негизинен карбид жана жогорку ылдамдыктагы болот бети үчүн колдонулат.Керамикалык материалга салыштырмалуу тиштүү материал жумшак жана субстрат менен каптаманын табиятынын ортосундагы айырма чоң, ошондуктан жабын менен субстраттын айкалышы начар жана каптоо каптоону колдоо үчүн жетиштүү эмес, кабыл алуу колдонуу процессинде каптоо оңой эле түшүп калат, керамикалык каптаманын артыкчылыктарын ойной албайт, бирок кулап түшкөн керамикалык каптоо бөлүкчөлөрү тиштүү жабдыктын абразивдүү эскиришине алып келип, тиштин эскиришин тездетет.Учурдагы чечим керамика жана субстрат ортосундагы байланышты жакшыртуу үчүн курама беттик тазалоо технологиясын колдонуу болуп саналат.Композиттик беттик тазалоо технологиясы бир беттик тазалоо процесси менен жетишүүгө мүмкүн болбогон композиттик механикалык касиеттерди алуу үчүн субстрат материалынын бетин өзгөртүү үчүн эки өзүнчө бетти/жер астын пайдалануу менен физикалык буу каптоо жана башка жер үстүндөгү тазалоо процесстеринин же жабуунун айкалышын билдирет. .Ион азоттоо жана PVD менен депонирленген TiN композиттик каптоо эң көп изилденген композиттик каптоолордун бири болуп саналат.Плазманы азоттоо субстраты жана TiN керамикалык композиттик каптоо күчтүү байланышка ээ жана эскирүү туруктуулугу кыйла жакшырды.

Мыкты эскирүүгө туруктуулугу жана пленка базасы менен байланышы бар TiN пленка катмарынын оптималдуу калыңдыгы болжол менен 3 ~ 4μm.пленка катмарынын калыңдыгы 2μm кем болсо, эскирүү каршылык олуттуу жакшыртылган эмес.Эгерде пленка катмарынын калыңдыгы 5μmден ашса, пленканын базалык байланышы азаят.

2、Көп катмарлуу, көп компоненттүү TiN каптоо

TiN каптоолорду акырындык менен жана кеңири жайылтуу менен, TiN каптоолорду жакшыртуу жана жакшыртуу боюнча изилдөөлөр барган сайын көбөйүүдө.Акыркы жылдары Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN сыяктуу бинардык TiN каптоолордун негизинде көп компоненттүү жабуулар жана көп катмарлуу жабуулар иштелип чыккан. /Al2O3 ж.б. TiN каптоолорго Al жана Si сыяктуу элементтерди кошуу менен жогорку температурадагы кычкылданууга туруктуулукту жана жабуунун катуулугун жогорулатууга болот, ал эми В сыяктуу элементтерди кошуу каптамалардын катуулугун жана адгезияга бекемдигин жакшыртат.

Көп компоненттүү композициянын татаалдыгына байланыштуу бул изилдөөдө көптөгөн карама-каршылыктар бар.(Tix,Cr1-x)N көп компоненттүү жабууларды изилдөөдө изилдөөнүн жыйынтыгында чоң талаш-тартыштар бар.Кээ бир адамдар (Tix,Cr1-x)N каптоолору TiN негизинде түзүлөт жана Cr TiN чекит матрицасында алмаштыруучу катуу эритме түрүндө гана болушу мүмкүн деп эсептешет, бирок өзүнчө CrN фазасы катары эмес.Башка изилдөөлөр (Tix,Cr1-x)N каптамаларындагы Ti атомдорун түздөн-түз алмаштырган Cr атомдорунун саны чектелүү экенин көрсөтүп турат, ал эми калган Cr синглет абалында бар же N менен кошулмаларды түзөт. Эксперименталдык натыйжалар Cr кошулганын көрсөтүп турат. жабууга беттик бөлүкчөлөрдүн өлчөмүн азайтат жана катуулугун жогорулатат, ал эми Cr массасынын пайызы 3l% жеткенде жабуунун катуулугу эң жогорку мааниге жетет, бирок каптаманын ички стресси да максималдуу мааниге жетет.

3, Башка каптоо катмары

Көбүнчө колдонулган TiN каптоодон тышкары, тиштүү бетин бекемдөө үчүн көптөгөн ар кандай инженердик керамика колдонулат.

(1)Ж.Тераучи жана башкалар.Япониянын кызматкерлери титан карбидинин же титан нитридинин буулануу ыкмасы менен сакталган керамикалык тиштүү механизмдердин сүрүлүү эскирүүсүнө туруктуулугун изилдеген.Каптоодон мурун HV720 бетинин катуулугуна жана 2,4 мкм беттик тегиздигине жетүү үчүн тиштүү механизмдер карбюризацияланган жана жылмаланган, ал эми керамикалык жабуулар титан карбиди үчүн химиялык бууларды чөктүрүүдө (CVD) жана физикалык бууларды салууда (PVD) даярдалган. титан нитриди, керамикалык пленканын калыңдыгы болжол менен 2 мкм.сүрүлүү эскирүү касиеттери, тиешелүүлүгүнө жараша, май жана кургак сүрүлүү катышуусу менен изилденген.Керамика менен капталгандан кийин тиштүү тетиктин өтүүгө жана чийилүүгө туруктуулугу бир кыйла жогорулаганы аныкталган.

(2) Химиялык капталган Ni-P жана TiN курама каптоо Ni-P өткөөл катмары катары алдын ала каптоо жана андан кийин TiN коюу жолу менен даярдалган.Изилдөө көрсөткөндөй, бул курама жабуунун беттик катуулугу белгилүү бир даражада жакшырды, ал эми каптоо субстрат менен жакшыраак биригет жана эскирүү туруктуулугуна ээ.

(3) WC/C, B4C жука пленкасы
М.Муракава жана башкалар, Япониянын технологиялык институтунун машина куруу бөлүмү, PVD технологиясын тиштүү механизмдердин бетине WC/C жука пленкасын түшүрүү үчүн колдонушкан жана анын иштөө мөөнөтү мунайдын астындагы кадимки өчүрүлгөн жана майдаланган тиштүү механизмдерге караганда үч эсе көп болгон. бекер майлоо шарттары.Франц Дж жана башкалар.PVD технологиясын WC/C жана B4C жука пленканы FEZ-A жана FEZ-C тиштүү механизмдеринин бетине салуу үчүн колдонду жана эксперимент көрсөткөндөй, PVD каптоо тиштүү сүрүлүүнү кыйла азайтып, тиштүү жабдыкты ысык жабыштырууга же жабыштырууга азыраак сезгич кылып, жана тиштүү механизмдердин жүк көтөрүү жөндөмдүүлүгүн жакшыртышты.

(4) CrN тасмалары
CrN пленкалары TiN пленкаларына окшош, анткени алардын катуулугу жогору, ал эми CrN пленкасы TiNге караганда жогорку температурадагы кычкылданууга туруктуураак, дат басууга жакшы туруштук берет, TiN пленкаларына караганда ички стресс аз жана салыштырмалуу жакшыраак.Чен Линг жана HSS бетинде мыкты пленка негизиндеги байланышы бар, эскирүүгө туруктуу TiAlCrN/CrN композиттик пленкасын даярдап, ошондой эле көп катмарлуу пленканын дислокация стек теориясын сунуш кылган, эгерде эки катмардын ортосундагы дислокация энергиясынын айырмасы чоң болсо, дислокация пайда болот. бир катмарда анын интерфейсин экинчи катмарга кесип өтүү кыйынга турат, ошентип интерфейсте дислокация стекти пайда болуп, материалды бекемдөө ролун ойнойт.Zhong Bin et азоттун мазмунунун CrNx пленкаларынын фазалык түзүлүшүнө жана сүрүлмөлүү эскирүү касиеттерине тийгизген таасирин изилдеп, изилдөө тасмалардагы Cr2N (211) дифракциялык чокусу акырындык менен алсырап, CrN (220) чокусу жогорулаган сайын акырындык менен жогорулаганын көрсөттү. N2 мазмуну менен пленканын бетиндеги чоң бөлүкчөлөр акырындык менен азайып, бети тегиз болуп калган.N2 аэрациясы 25 мл/мин болгондо (максаттуу булактын жаа агымы 75 А болгон, чөктүрүлгөн CrN пленкасы жакшы беттик сапатка, жакшы катуулукка жана N2 аэрациясы 25мл/мин болгондо эң сонун эскирүүгө туруштук берет (максаттуу булак агымы 75А, терс басым 100V).

(5) Супер катуу тасма
Superhard пленкасы - катуулугу 40GPa ашкан катуу пленка, эң сонун эскирүүгө туруктуулугу, жогорку температурага туруктуулугу жана төмөн сүрүлүү коэффициенти жана төмөнкү жылуулук кеңейүү коэффициенти, негизинен аморфтук алмаз пленкасы жана CN пленкасы.Аморфтук алмаз пленкаларынын аморфтук касиеттери бар, узак аралыктагы иреттүү структурасы жок жана көп сандагы CC тетраэдрдик байланыштары бар, ошондуктан алар тетраэдрдик аморфтук көмүртек пленкасы деп да аталат.Аморфтук көмүртек пленкасынын бир түрү катары алмаз сымал каптоо (DLC) алмазга окшош көптөгөн сонун касиеттерге ээ, мисалы, жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк, жогорку катуулук, жогорку ийкемдүүлүк модулу, жылуулук кеңейүү коэффициентинин аздыгы, жакшы химиялык туруктуулук, жакшы эскирүү туруктуулугу жана төмөн сүрүлүү коэффициенти.Бриллиант сымал пленкаларды тиштүү механизмдердин беттерине каптоо кызмат мөөнөтүн 6 эсеге узарта ала тургандыгы жана чарчоого туруктуулугун бир топ жакшырта ала тургандыгы далилденген.CN тасмалары, ошондой эле аморфтук көмүртек-азот пленкалар деп аталат, β-Si3N4 коваленттик кошулмаларга окшош кристаллдык түзүлүшкө ээ жана ошондой эле β-C3N4 катары белгилүү.Лю жана Коэн жана башкалар.биринчи табият принциби боюнча псевдопотенциалдык тилке эсептөөлөрүн колдонуу менен катуу теориялык эсептөөлөрдү жүргүзгөн, β-C3N4 чоң байланыштыруучу энергияга, туруктуу механикалык түзүлүшкө, жок дегенде бир суб-туруктуу абалга ээ болушу мүмкүн экендигин жана анын ийкемдүү модулу алмаз менен салыштырууга болот, жакшы касиеттери бар, бул материалдын бетинин катуулугун жана эскирүү туруктуулугун натыйжалуу жакшыртат жана сүрүлүү коэффициентин азайтат.

(6) Башка эритмеси эскирүүгө туруктуу каптоо катмары
Кээ бир эритме эскирүүгө туруктуу жабууларды тиштүү механизмдерге колдонууга аракет кылынган, мисалы, Ni-P-Co эритмеси катмарынын 45 # болот тиштүү тиштеринин бетине чөктүрүлүшү өтө майда дан уюштурууну алуу үчүн эритме катмары болуп саналат, жашоону 1,144 ~ 1,533 эсеге чейин узарта алат.Ошондой эле Cu металл катмары жана Ni-W эритме каптоо анын бекемдигин жакшыртуу үчүн Cu-Cr-P эритмесин чоюн тиштүү тиш бетине колдонулат деп изилденген;Ni-W жана Ni-Co эритмесинин каптоо HT250 чоюн тиштүү тиш бетине колдонулат, капталбаган тиштүү салыштырганда 4 ~ 6 эсеге эскирүү туруктуулугун жогорулатуу.