Gearbeschichtungstechnologie

PVD Oflagerung Technologie ass fir vill Joren als nei Uewerfläch Modifikatioun Technologie praktizéiert ginn, besonnesch Vakuum Ion Beschichtung Technologie, déi grouss Entwécklung an de leschte Jore gewonnen huet an ass elo wäit an der Behandlung vun Tools, Formen, Kolben Réng, Gears an aner Komponente benotzt. .D'beschichtete Gears virbereet duerch Vakuum-Ionbeschichtungstechnologie kënnen de Reibungskoeffizient wesentlech reduzéieren, d'Anti-Verschleiung a gewësse Anti-Korrosioun verbesseren, a sinn de Fokus an den Hotspot vun der Fuerschung am Beräich vun der Gangflächeverstäerkungstechnologie ginn.

Déi allgemeng Materialien, déi fir Gears benotzt ginn, sinn haaptsächlech geschmiedete Stol, Goss, Goss, Net-ferro Metaller (Kupfer, Aluminium) a Plastik.Stol ass haaptsächlech 45 Stol, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl.Niddereg Kuelestoff Stol haaptsächlech an 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo benotzt.Forged Stahl gëtt méi wäit an Gears benotzt wéinst senger besserer Leeschtung, wärend Gossstahl normalerweis benotzt gëtt fir Gears mat Duerchmiesser> 400mm a komplexer Struktur ze fabrizéieren.Goss-Gears Anti-Kleb- a Pittingresistenz, awer de Mangel un Impakt- a Verschleißbeständegkeet, haaptsächlech fir stabil Aarbecht, Kraaft ass net niddereg Geschwindegkeet oder grouss Gréisst a komplex Form, kann ënner der Bedingung vum Mangel u Schmierung schaffen, gëeegent fir oppen Iwwerdroung.Net-ferro Metaller allgemeng benotzt ass Zinn Bronze, Al-Eisen Bronze a Goss Al durchgang, allgemeng an der Fabrikatioun vun Turbinen oder Gears benotzt, mä d'Rutsch an Anti-Reibungseigenschaften sinn schlecht, nëmme fir Liichtjoer, mëttel- Laascht an niddereg-Vitesse Gears.Net-metallesch Material Gears ginn haaptsächlech an e puer Felder mat speziellen Ufuerderunge benotzt, sou wéi Uelegfräi Schmieren an héich Zouverlässegkeet.D'Feld vu Konditioune wéi niddreg Verschmotzung, wéi Haushaltsapparater, medizinescht Ausrüstung, Liewensmëttelmaschinn an Textilmaschinn.

Gearbeschichtungsmaterialien

Engineering Keramik Materialien sinn extrem villverspriechend Materialien mat héich Kraaft an hardness, besonnesch excellent Hëtzt Resistenz, niddereg thermesch Leit an thermesch Expansioun, héich zouzedrécken Resistenz an Oxidatioun Resistenz.Eng grouss Zuel vu Studien hu gewisen datt Keramikmaterialien natierlech Hëtztbeständeg sinn a wéineg Verschleiung op Metaller hunn.Dofir kann d'Benotzung vu Keramikmaterialien anstatt Metallmaterialien fir verschleißbeständeg Deeler d'Liewen vun der Reibungssub verbesseren, kann e puer vun den héijen Temperaturen an héich verschleißbeständegen Materialien, Multi-funktionell an aner haart Ufuerderunge treffen.Am Moment sinn Ingenieur Keramik Materialien an der Fabrikatioun vun Motor Hëtzt-resistent géint Deeler benotzt ginn, mechanesch Transmissioun an zouzedrécken Deeler, chemesch Ausrüstung an corrosion-resistent géint Deeler an Sigel Deeler, weisen ëmmer méi breet Uwendung vun Keramik Material Perspektiven.

Entwéckelt Länner wéi Däitschland, Japan, d'USA, Groussbritannien an aner Länner leeën grouss Bedeitung fir d'Entwécklung an d'Applikatioun vun Ingenieurs-Keramikmaterialien, investéiere vill Suen a Mannkraaft fir d'Veraarbechtungstheorie an d'Technologie vun der Ingenieurkeramik z'entwéckelen.Däitschland huet e Programm mam Numm "SFB442" lancéiert, den Zweck vun deem ass PVD Technologie ze benotzen fir e passende Film op der Uewerfläch vun den Deeler ze synthetiséieren fir dat potenziell schiedlecht Schmiermedium fir d'Ëmwelt an de mënschleche Kierper ze ersetzen.PW Gold an anerer an Däitschland hunn d'Finanzéierung vum SFB442 benotzt fir PVD-Technologie z'applizéieren fir dënn Filmer op der Uewerfläch vu Rolllager ze deposéieren a fonnt datt d'Anti-Verschleißleistung vu Rolllager wesentlech verbessert gouf an d'Filmer, déi op der Uewerfläch deposéiert goufen, komplett ersetzen kënnen Funktioun vun extremen Drock Anti-Verschleißadditive.Joachim, Franz et al.an Däitschland huet PVD Technologie benotzt fir WC / C Filmer ze preparéieren, déi exzellent Anti-Müdegkeetseigenschaften demonstréieren, méi héich wéi déi vu Schmierstoffe mat EP-Additive, e Resultat dat ähnlech d'Méiglechkeet gëtt fir schiedlech Additive mat Beschichtungen ze ersetzen.E. Lugscheider et al.vum Institut fir Materialwëssenschaft, Technesch Universitéit Aachen, Däitschland, mat Finanzéierung vun der DFG (Däitsch Fuerschungskommissioun), huet eng bedeitend Erhéijung vun der Müdegkeetsbeständegkeet bewisen nodeems se entspriechend Filmer op 100Cr6 Stahl mat PVD Technologie deposéiert hunn.Zousätzlech, huet d'USA General Motors a sengem VolvoS80Turbo Typ Auto Gear Uewerfläch Oflagerung Film ugefaang Middegkeet Pitting Resistenz ze verbesseren;déi berühmte Timken Firma huet den Numm ES200 Gear Uewerfläch Film lancéiert;registréiert Mark MAXIT Gearbeschichtung ass an Däitschland opgetaucht;registréiert Marken Graphit-iC an Dymon-iC respektiv Gearbeschichtungen mat den registréierten Marken Graphit-iC an Dymon-iC sinn och a Groussbritannien verfügbar.

Als wichteg Ersatzdeeler vun der mechanescher Transmissioun spillen Gears eng wichteg Roll an der Industrie, sou datt et ganz wichteg praktesch Bedeitung ass fir d'Uwendung vu Keramikmaterial op Gears ze studéieren.Am Moment sinn d'Ingenieur Keramik applizéiert op d'Gears haaptsächlech déi folgend.

1, TiN Beschichtungsschicht
1, TiN

Ion Beschichtung TiN Keramik Schicht ass eng vun de meeschte verbreet benotzte Uewerfläch modifizéiert Beschichtungen mat héijer Hardness, héijer Haftkraaft, nidderegen Reibungskoeffizient, gutt Korrosiounsbeständegkeet, asw.Den Haaptgrond fir d'Applikatioun vun der Keramikbeschichtung op Gears ze beaflossen ass de Bindungsproblem tëscht Keramikbeschichtung a Substrat.Zënter datt d'Aarbechtsbedéngungen an d'Beaflossungsfaktore vun de Gears vill méi komplizéiert sinn wéi déi vun Tools a Schimmel, ass d'Applikatioun vun enger eenzeger TiN-Beschichtung op Gangoberflächebehandlung staark limitéiert.Och wann d'Keramikbeschichtung d'Virdeeler vun enger héijer Hardness, enger gerénger Reibungskoeffizient a Korrosiounsbeständegkeet huet, ass et brécheg a schwéier fir eng méi déck Beschichtung ze kréien, sou datt et eng héich Härtheet an héich Kraaft Substrat brauch fir d'Beschichtung z'ënnerstëtzen fir seng Charakteristiken ze spillen.Dofir gëtt Keramikbeschichtung meeschtens fir Karbid a Héichgeschwindeg Stahlfläch benotzt.D'Gearmaterial ass mëll am Verglach zum Keramikmaterial, an den Ënnerscheed tëscht der Natur vum Substrat an der Beschichtung ass grouss, sou datt d'Kombinatioun vun der Beschichtung an dem Substrat schlecht ass, an d'Beschichtung ass net genuch fir d'Beschichtung z'ënnerstëtzen, wat mécht D'Beschichtung ass einfach ze falen am Prozess vun der Benotzung, kann net nëmmen d'Virdeeler vun der Keramikbeschichtung net spillen, awer d'Keramikbeschichtungspartikelen, déi offalen, verursaachen abrasive Verschleiung op de Gang, wat de Verschleisverloscht vum Gang beschleunegt.Déi aktuell Léisung ass d'Komposit-Uewerflächbehandlungstechnologie ze benotzen fir d'Bindung tëscht der Keramik an dem Substrat ze verbesseren.Komposit Uewerflächenbehandlungstechnologie bezitt sech op d'Kombinatioun vu kierperlecher Dampdepositiounsbeschichtung an aner Uewerflächebehandlungsprozesser oder Beschichtungen, mat zwou getrennten Uewerflächen / Ënnerflächen fir d'Uewerfläch vum Substratmaterial z'änneren fir Komposit mechanesch Eegeschaften ze kréien, déi net mat engem eenzegen Uewerflächenbehandlungsprozess erreecht kënne ginn .TiN Kompositbeschichtung deposéiert duerch Ionnitridéierung a PVD ass eng vun de meeschte recherchéierte Kompositbeschichtungen.De Plasma-Nitrid-Substrat an d'TiN Keramik-Kompositbeschichtung hunn eng staark Verbindung an d'Verschleißbeständegkeet ass wesentlech verbessert.

Déi optimal Dicke vun der TiN Filmschicht mat exzellenter Verschleißbeständegkeet a Filmbasisverbindung ass ongeféier 3 ~ 4μm.Wann d'Dicke vun der Filmschicht manner wéi 2μm ass, gëtt d'Verschleißbeständegkeet net wesentlech verbessert.Wann d'Dicke vun der Filmschicht méi wéi 5μm ass, gëtt d'Filmbasisverbindung reduzéiert.

2, Multi-Layer, Multi-Komponent TiN Beschichtung

Mat der gradueller a verbreeter Uwendung vun TiN Beschichtungen, ginn et ëmmer méi Fuerschungen iwwer d'Verbesserung an d'Verbesserung vun TiN Beschichtungen.An de leschte Joeren sinn Multi-Komponent Beschichtungen a Multilayer Beschichtungen op Basis vu binären TiN Beschichtungen entwéckelt ginn, wéi Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix, Cr1-x)N, TiN /Al2O3, etc.. Andeems Dir Elementer wéi Al a Si op TiN Beschichtungen addéiere kënnt, kann d'Resistenz géint d'Héichtemperaturoxidatioun an d'Häert vun de Beschichtungen verbessert ginn, während d'Addéiere vun Elementer wéi B d'Häertheet an d'Adhäsiounstäerkt vun de Beschichtungen verbesseren.

Wéinst der Komplexitéit vun der Multikomponent Zesummesetzung ginn et vill Kontrovers an dëser Etude.An der Studie vun (Tix, Cr1-x)N Multikomponent Beschichtungen gëtt et e grousse Kontrovers an de Fuerschungsresultater.E puer Leit gleewen datt (Tix, Cr1-x) N Beschichtungen op TiN baséieren, an Cr kann nëmmen a Form vun Ersatzstécker Léisung an der TiN Punktmatrix existéieren, awer net als separat CrN Phase.Aner Studien weisen datt d'Zuel vun Cr Atomer direkt Ti Atomer an (Tix, Cr1-x) N coatings ersat limitéiert ass, an de Rescht Cr existeiert am Singlet Staat oder Formen Verbindungen mat N. D'experimentell Resultater weisen, datt d'Additioun vun Cr op d'Beschichtung reduzéiert d'Uewerfläch Partikelgréisst a vergréissert d'Härheet, an d'Härheet vun der Beschichtung erreecht säin héchste Wäert, wann de Masseprozent vum Cr 3l% erreecht, awer den internen Stress vun der Beschichtung erreecht och säi maximale Wäert.

3, Aner Beschichtungsschicht

Zousätzlech zu den allgemeng benotzten TiN Beschichtungen, gi vill verschidden Ingenieurskeramik fir d'Verstäerkung vun der Gangfläch benotzt.

(1) Y.Terauchi et al.vu Japan studéiert d'Resistenz géint Reibungsverschleiung vun Titankarbid oder Titannitrid Keramik Gears, déi duerch d'Dampfdepositiounsmethod deposéiert goufen.D'Gears goufen carburized a poléiert fir eng Uewerflächehärkeet vun ongeféier HV720 an eng Uewerflächrauheet vun 2,4 μm virum Beschichtung z'erreechen, an d'Keramikbeschichtungen goufen duerch chemesch Dampdepositioun (CVD) fir Titankarbid a kierperlech Dampdepositioun (PVD) virbereet fir Titannitrid, mat enger Keramikfilmdicke vu ronn 2 μm.D'Reibungsverschleiungseigenschaften goufen ënnersicht an der Präsenz vun Ueleg an dréchen Reibung, respektiv.Et gouf erausfonnt datt d'Gallresistenz an d'Kratzbeständegkeet vun der Gangstéck wesentlech verbessert goufen no der Beschichtung mat Keramik.

(2) Kompositbeschichtung vu chemesch beschichteten Ni-P an TiN gouf virbereet andeems Ni-P als Iwwergangsschicht pre-beschichtet an duerno TiN deposéiert.D'Studie weist datt d'Uewerflächehärkeet vun dëser Kompositbeschichtung zu engem gewësse Mooss verbessert gouf, an d'Beschichtung ass besser mam Substrat gebonnen an huet besser Verschleißbeständegkeet.

(3) WC / C, B4C dënn Film
M. Murakawa et al., Department of Mechanical Engineering, Japan Institute of Technology, benotzt PVD Technologie fir WC / C dënnem Film op der Uewerfläch vun Gears ze deposéieren, a säi Liewensdauer war dräimol dat vun gewéinleche gequetscht a Buedem Gears ënner Ueleg- fräi Schmierbedéngungen.Franz J et al.benotzt PVD Technologie fir WC / C a B4C dënnem Film op der Uewerfläch vu FEZ-A a FEZ-C Gears ze deposéieren, an d'Experiment huet gewisen datt d'PVD Beschichtung d'Gittreibung wesentlech reduzéiert huet, d'Ausrüstung manner ufälleg fir waarme Kleeblatt oder Kleeblatt gemaach huet, a verbessert d'Laaschtkapazitéit vum Gang.

(4) CrN Filmer
CrN Filmer sinn ähnlech zu TiN Filmer an datt se méi héich hardness hunn, an CrN Filmer si méi resistent géint héich Temperatur Oxidatioun wéi TiN, hu besser corrosion Resistenz, manner intern Stress wéi TiN Filmer, a relativ besser Zähegkeet.Chen Ling et huet e verschleißbeständeg TiAlCrN/CrN Kompositfilm mat exzellenter filmbaséierter Bindung op der Uewerfläch vum HSS virbereet, an huet och d'Dislokatiounsstack-Theorie vu Multilayer-Film proposéiert, wann d'Dislokatiounsenergie-Differenz tëscht zwou Schichten grouss ass, d'Dislokatioun geschitt. an enger Layer wäert schwéier ginn seng Interface an déi aner Layer ze Kräiz, domat der dislocation stacking op der Interface Formatioun an d'Roll vun Stäerkung Material spillen.Zhong Bin et studéiert den Effekt vum Stickstoffgehalt op d'Phasestruktur an d'Reibungsverschleiseigenschaften vun CrNx Filmer, an d'Studie huet gewisen datt de Cr2N (211) Diffraktiounspeak an de Filmer graduell geschwächt an de CrN (220) Peak graduell mat der Erhéijung verbessert gouf. vum N2 Inhalt sinn déi grouss Partikelen op der Filmoberfläche graduell erofgaang an d'Uewerfläch tendéiert flaach ze sinn.Wann d'N2 Belëftung 25 ml / min war (Zilquellbogenstroum war 75 A, huet de deposéierten CrN Film gutt Uewerflächqualitéit, gutt Härheet an exzellent Verschleißbeständegkeet wann d'N2 Belëftung 25ml / min ass (Zielquellbogenstroum ass 75A, negativ Drock ass 100V).

(5) Superhard Film
Superhard Film ass de zolidd Film mat hardness méi wéi 40GPa, excellent zouzedrécken Resistenz, héich Temperatur Resistenz an niddereg Reiwung Koeffizient an niddereg thermesch Expansioun Koeffizient, haaptsächlech amorphous Diamant Film an CN Film.Amorph Diamanten Filmer hunn amorphous Eegeschaften, keng laang-Gamme bestallt Struktur, an enthalen eng grouss Zuel vun CC tetrahedral Obligatiounen, sou sinn se och tetrahedral amorphous Kuelestoff Filmer genannt.Als Aart vun amorph Kuelestoff Film, Diamant-wëll Beschichtung (DLC) huet vill excellent Eegeschafte ähnlech zu Diamant, wéi héich thermesch Leit, héich hardness, héich elastesche Modulus, niddereg Koeffizient vun thermesch Expansioun, gutt chemesch Stabilitéit, gutt zouzedrécken Resistenz an niddereg Reiwungskoeffizient.Et gouf gewisen datt d'Beschichtung vun diamantähnleche Filmer op Gangflächen d'Liewensdauer mat engem Faktor vu 6 verlängeren an d'Müdegkeetsbeständegkeet wesentlech verbesseren.CN Filmer, och bekannt als amorph Kuelestoff-Stickstoff Filmer, hunn eng Kristallstruktur ähnlech wéi déi vun β-Si3N4 kovalente Verbindungen a sinn och bekannt als β-C3N4.Liu and Cohen et al.rigoréis theoretesch Berechnunge mat Pseudopotenzial Band Berechnungen aus dem Éischte Natur Prinzip gemaach, bestätegt datt β-C3N4 eng grouss Bindungsenergie huet, eng stabil mechanesch Struktur, op d'mannst ee substabile Staat kann existéieren, a säin elastesche Modul ass mat Diamant vergläichbar, mat gudden Eegeschaften, déi effektiv d'Uewerflächhärkeet an d'Verschleißbeständegkeet vum Material verbesseren an de Reibungskoeffizient reduzéieren.

(6) Aner Legierung verschleißbeständeg Beschichtungsschicht
E puer Legierung verschleißbeständeg Beschichtungen goufen och probéiert op Gears applizéiert ze ginn, zum Beispill d'Oflagerung vun der Ni-P-Co Legierungsschicht op der Zännoberfläche vu 45 # Stol Gears ass eng Legierungsschicht fir eng ultrafein Kärorganisatioun ze kréien, déi d'Liewen bis zu 1.144 ~ 1.533 Mol verlängeren kann.Et gouf och studéiert datt d'Cu Metallschicht an d'Ni-W Legierungsbeschichtung op der Zännoberfläche vum Cu-Cr-P Legierung Goss Eisenausrüstung applizéiert ginn fir seng Kraaft ze verbesseren;Ni-W an Ni-Co Legierungsbeschichtung ginn op der Zännoberfläche vum HT250 Goss Eisenausrüstung applizéiert fir d'Verschleißbeständegkeet ëm 4 ~ 6 Mol am Verglach mam onbeschichteten Ausrüstung ze verbesseren.