गियर कोटिंग प्रविधि

PVD डिपोजिसन टेक्नोलोजी धेरै वर्षको लागि नयाँ सतह परिमार्जन टेक्नोलोजीको रूपमा अभ्यास गरिएको छ, विशेष गरी भ्याकुम आयन कोटिंग टेक्नोलोजी, जसले हालका वर्षहरूमा ठूलो विकास हासिल गरेको छ र अब व्यापक रूपमा उपकरण, मोल्ड, पिस्टन रिंग, गियर र अन्य घटकहरूको उपचारमा प्रयोग गरिन्छ। ।भ्याकुम आयन कोटिंग टेक्नोलोजीद्वारा तयार गरिएको कोटेड गियरहरूले घर्षण गुणांकलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाउन सक्छ, एन्टि-वेयर र निश्चित एन्टी-कोरोसन सुधार गर्न सक्छ, र गियर सतह सुदृढीकरण प्रविधिको क्षेत्रमा अनुसन्धानको केन्द्र र तातो ठाउँ बन्न सक्छ।

गियरहरूका लागि प्रयोग हुने सामान्य सामग्रीहरू मुख्यतया नक्कली स्टील, कास्ट स्टिल, कास्ट आइरन, अलौह धातुहरू (तामा, आल्मुनियम) र प्लास्टिकहरू हुन्।स्टील मुख्यतया 45 स्टील, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl हो।कम कार्बन स्टील मुख्यतया 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo मा प्रयोग गरिन्छ।नक्कली इस्पात यसको राम्रो प्रदर्शनको कारण गियरहरूमा अधिक व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जबकि कास्ट स्टील सामान्यतया व्यास > 400mm र जटिल संरचना संग गियरहरू निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ।कास्ट आइरन गियरहरू एन्टी-ग्लू र पिटिंग प्रतिरोध, तर प्रभाव र पहिरन प्रतिरोधको कमी, मुख्य रूपमा स्थिर कामको लागि, शक्ति कम गति वा ठूलो आकार र जटिल आकार छैन, स्नेहन अभावको अवस्थामा काम गर्न सक्छ, खुल्लाको लागि उपयुक्त। ट्रान्समिसन।गैर-फेरस धातुहरू सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ टिन कांस्य, एल्युमिनियम-फलाम कांस्य र कास्टिङ एल्युमिनियम मिश्र धातु, सामान्यतया टर्बाइन वा गियरहरूको निर्माणमा प्रयोग गरिन्छ, तर स्लाइडिङ र एन्टी-फ्रिक्सन गुणहरू कमजोर छन्, केवल हल्का, मध्यम लोड र कम-गतिको लागि। गियरहरू।गैर-धातु सामग्री गियरहरू मुख्यतया केही क्षेत्रहरूमा विशेष आवश्यकताहरू, जस्तै तेल-रहित स्नेहन र उच्च विश्वसनीयताका साथ प्रयोग गरिन्छ।घरेलु उपकरण, चिकित्सा उपकरण, खाद्य मेसिनरी र कपडा मेसिनरी जस्ता कम प्रदूषण जस्ता अवस्थाहरूको क्षेत्र।

गियर कोटिंग सामाग्री

इन्जिनियरिङ सिरेमिक सामग्री उच्च शक्ति र कठोरता, विशेष गरी उत्कृष्ट गर्मी प्रतिरोध, कम थर्मल चालकता र थर्मल विस्तार, उच्च पहिरन प्रतिरोध र अक्सीकरण प्रतिरोध संग अत्यन्त आशाजनक सामग्री हो।धेरै संख्यामा अध्ययनहरूले देखाएको छ कि सिरेमिक सामग्रीहरू स्वाभाविक रूपमा गर्मी प्रतिरोधी हुन्छन् र धातुहरूमा कम पहिरन हुन्छन्।त्यसकारण, पहिरन-प्रतिरोधी भागहरूको लागि धातु सामग्रीको सट्टा सिरेमिक सामग्रीको प्रयोगले घर्षण उपको जीवन सुधार गर्न सक्छ, केही उच्च तापमान र उच्च पहिरन-प्रतिरोधी सामग्रीहरू, बहु-कार्यात्मक र अन्य कठिन आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ।हाल, ईन्जिनियरिङ् सिरेमिक सामग्रीहरू इन्जिन ताप-प्रतिरोधी भागहरू, पहिरन भागहरूमा मेकानिकल प्रसारण, जंग-प्रतिरोधी भागहरूमा रासायनिक उपकरणहरू र सील भागहरूमा प्रयोग गरिएको छ, बढ्दो सिरेमिक सामग्री सम्भावनाहरूको व्यापक आवेदन देखाउँदछ।

विकसित देशहरू जस्तै जर्मनी, जापान, संयुक्त राज्य अमेरिका, युनाइटेड किंगडम र अन्य देशहरूले इन्जिनियरिङ सिरेमिक सामग्रीको विकास र प्रयोगलाई ठूलो महत्त्व दिन्छन्, इन्जिनियरिङ सिरेमिकको प्रशोधन सिद्धान्त र प्रविधिको विकास गर्न धेरै पैसा र जनशक्ति लगानी गर्छन्।जर्मनीले "SFB442″ नामक कार्यक्रम सुरु गरेको छ, जसको उद्देश्य PVD प्रविधिको प्रयोग गरी भागहरूको सतहमा उपयुक्त फिलिमलाई वातावरण र मानव शरीरको लागि सम्भावित हानिकारक स्नेहन माध्यमलाई प्रतिस्थापन गर्न प्रयोग गर्नु हो।PW गोल्ड र जर्मनीका अन्यहरूले SFB442 बाट रकम प्रयोग गरी PVD टेक्नोलोजी रोलिङ बियरिङको सतहमा पातलो फिल्महरू जम्मा गर्न प्रयोग गरे र पत्ता लगाए कि रोलिङ बियरिङहरूको एन्टि-वेयर प्रदर्शनमा उल्लेखनीय सुधार भएको थियो र सतहमा जम्मा गरिएका फिल्महरूले पूर्ण रूपमा प्रतिस्थापन गर्न सक्छन्। चरम दबाव विरोधी पहिरन additives को कार्य।जोआकिम, फ्रान्ज एट अल।जर्मनीमा PVD प्रविधि प्रयोग गरी WC/C फिलिमहरू उत्कृष्ट एन्टि-थकाइ गुणहरू प्रदर्शन गर्ने, EP additives समावेश गर्ने लुब्रिकेन्टहरू भन्दा उच्च, जसले गर्दा हानिकारक additives लाई कोटिंग्समा प्रतिस्थापन गर्ने सम्भावना उत्पन्न हुन्छ।E. Lugscheider et al।DFG (जर्मन रिसर्च कमिसन) को आर्थिक सहयोगमा, सामग्री विज्ञान संस्थान, जर्मनीको प्राविधिक विश्वविद्यालयले PVD प्रविधि प्रयोग गरेर 100Cr6 स्टिलमा उपयुक्त फिल्महरू जम्मा गरेपछि थकान प्रतिरोधमा उल्लेखनीय वृद्धि देखाएको छ।थप रूपमा, संयुक्त राज्य जनरल मोटर्सले थकान पिटिङ् प्रतिरोध सुधार गर्न आफ्नो VolvoS80Turbo प्रकारको कार गियर सतह डिपोजिसन फिल्म सुरु गरेको छ;प्रसिद्ध टिमकेन कम्पनीले नाम ES200 गियर सतह फिल्म सुरु गरेको छ;दर्ता ट्रेडमार्क MAXIT गियर कोटिंग जर्मनी मा देखा पर्यो;दर्ता गरिएको ट्रेडमार्क Graphit-iC र Dymon-iC क्रमशः दर्ता गरिएको ट्रेडमार्क Graphit-iC र Dymon-iC सँग गियर कोटिंग्स पनि बेलायतमा उपलब्ध छन्।

मेकानिकल ट्रान्समिशनको महत्त्वपूर्ण स्पेयर पार्ट्सको रूपमा, गियरहरूले उद्योगमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्, त्यसैले गियरहरूमा सिरेमिक सामग्रीहरूको प्रयोगको अध्ययन गर्न यो धेरै महत्त्वपूर्ण व्यावहारिक महत्त्वको छ।हाल, गियरहरूमा लागू गरिएको इन्जिनियरिङ सिरेमिकहरू मुख्य रूपमा निम्न हुन्।

1, टिन कोटिंग तह
1, TiN

आयन कोटिंग TiN सिरेमिक तह उच्च कठोरता, उच्च आसंजन शक्ति, कम घर्षण गुणांक, राम्रो जंग प्रतिरोध, इत्यादिको साथ सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको सतह परिमार्जित कोटिंग्स मध्ये एक हो। यो विभिन्न क्षेत्रहरूमा, विशेष गरी उपकरण र मोल्ड उद्योगमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको छ।गियरहरूमा सिरेमिक कोटिंगको प्रयोगलाई असर गर्ने मुख्य कारण सिरेमिक कोटिंग र सब्सट्रेट बीचको बन्धन समस्या हो।काम गर्ने अवस्था र गियरहरूको प्रभावकारी कारकहरू उपकरण र मोल्डहरू भन्दा धेरै जटिल भएकाले, गियर सतह उपचारमा एकल TiN कोटिंगको प्रयोग धेरै प्रतिबन्धित छ।यद्यपि सिरेमिक कोटिंगमा उच्च कठोरता, कम घर्षण गुणांक र जंग प्रतिरोधको फाइदाहरू छन्, यो भंगुर र गाढा कोटिंग प्राप्त गर्न गाह्रो छ, त्यसैले यसको विशेषताहरू खेल्नको लागि कोटिंगलाई समर्थन गर्न उच्च कठोरता र उच्च शक्ति सब्सट्रेट चाहिन्छ।त्यसकारण, सिरेमिक कोटिंग प्रायः कार्बाइड र उच्च-गति इस्पात सतहको लागि प्रयोग गरिन्छ।गियर सामग्री सिरेमिक सामग्रीको तुलनामा नरम छ, र सब्सट्रेट र कोटिंगको प्रकृति बीचको भिन्नता ठूलो छ, त्यसैले कोटिंग र सब्सट्रेटको संयोजन खराब छ, र कोटिंग कोटिंगलाई समर्थन गर्न पर्याप्त छैन, बनाउने। कोटिंग प्रयोगको प्रक्रियामा खस्न सजिलो छ, सिरेमिक कोटिंगको फाइदाहरू मात्र खेल्न सक्दैन, तर सिरेमिक कोटिंग कणहरू खस्ने गियरमा घर्षण पहिरन निम्त्याउँदछ, गियरको लुगा हानिलाई छिटो बनाउँदछ।हालको समाधान सिरेमिक र सब्सट्रेट बीचको बन्धन सुधार गर्न कम्पोजिट सतह उपचार प्रविधि प्रयोग गर्नु हो।कम्पोजिट सतह उपचार टेक्नोलोजीले भौतिक वाष्प निक्षेप कोटिंग र अन्य सतह उपचार प्रक्रियाहरू वा कोटिंग्सको संयोजनलाई बुझाउँछ, दुई अलग-अलग सतहहरू / उपसतहहरू प्रयोग गरेर सब्सट्रेट सामग्रीको सतह परिमार्जन गर्न समग्र मेकानिकल गुणहरू प्राप्त गर्नका लागि जुन एकल सतह उपचार प्रक्रियाले हासिल गर्न सक्दैन। ।आयन नाइट्राइडिङ र PVD द्वारा जम्मा गरिएको TiN कम्पोजिट कोटिंग सबैभन्दा अनुसन्धान गरिएको कम्पोजिट कोटिंगहरू मध्ये एक हो।प्लाज्मा नाइट्राइडिंग सब्सट्रेट र TiN सिरेमिक कम्पोजिट कोटिंगको बलियो बन्धन छ र पहिरन प्रतिरोध उल्लेखनीय रूपमा सुधारिएको छ।

उत्कृष्ट पहिरन प्रतिरोध र फिल्म आधार बन्धनको साथ TiN फिल्म तहको इष्टतम मोटाई लगभग 3 ~ 4μm छ।यदि फिल्म तहको मोटाई 2μm भन्दा कम छ भने, पहिरन प्रतिरोध उल्लेखनीय रूपमा सुधार हुनेछैन।यदि फिल्म तहको मोटाई 5μm भन्दा बढी छ भने, फिल्म आधार बन्धन कम हुनेछ।

2, बहु-तह, बहु-घटक TiN कोटिंग

TiN कोटिंग्सको क्रमिक र व्यापक प्रयोगको साथ, TiN कोटिंग्सलाई कसरी सुधार गर्ने र बढाउने भन्ने बारे थप अनुसन्धानहरू भइरहेका छन्।हालैका वर्षहरूमा, बहु-घटक कोटिंग्स र बहु-तह कोटिंग्स बाइनरी TiN कोटिंग्स, जस्तै Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix, Cr1-x)N, TiN को आधारमा विकसित गरिएको छ। /Al2O3, आदि। TiN कोटिंग्समा Al र Si जस्ता तत्वहरू थपेर, उच्च-तापमानको अक्सीकरण र कोटिंग्सको कठोरताको प्रतिरोधलाई सुधार गर्न सकिन्छ, जबकि B जस्ता तत्वहरू थप्दा कोटिंग्सको कठोरता र टाँस्ने शक्ति सुधार गर्न सकिन्छ।

बहु-कम्पोनेन्ट संरचनाको जटिलताको कारण, यस अध्ययनमा धेरै विवादहरू छन्।(Tix,Cr1-x)N multicomponent कोटिंग्स को अध्ययन मा, अनुसन्धान परिणाम मा एक ठूलो विवाद छ।केही मानिसहरू विश्वास गर्छन् कि (Tix,Cr1-x)N कोटिंग्स TiN मा आधारित छन्, र Cr मात्र TiN डट म्याट्रिक्समा प्रतिस्थापन ठोस समाधानको रूपमा अवस्थित हुन सक्छ, तर छुट्टै CrN चरणको रूपमा होइन।अन्य अध्ययनहरूले देखाउँछन् कि (Tix,Cr1-x)N कोटिंग्समा सीधै Ti परमाणुहरू प्रतिस्थापन गर्ने Cr परमाणुहरूको संख्या सीमित छ, र बाँकी Cr सिंगल स्टेटमा अवस्थित छ वा N सँग यौगिकहरू बनाउँछ। प्रयोगात्मक परिणामहरूले Cr को थपिएको देखाउँछ। कोटिंगले सतहको कणको आकार घटाउँछ र कठोरता बढाउँछ, र Cr को मास प्रतिशत 3l% पुग्दा कोटिंगको कठोरता उच्चतम मूल्यमा पुग्छ, तर कोटिंगको आन्तरिक तनाव पनि यसको अधिकतम मूल्यमा पुग्छ।

3, अन्य कोटिंग तह

सामान्यतया प्रयोग हुने TiN कोटिंग्सको अतिरिक्त, धेरै फरक इन्जिनियरिङ सिरेमिकहरू गियर सतह बलियो बनाउन प्रयोग गरिन्छ।

(१) वाई।Terauchi et al।जापानको टाइटेनियम कार्बाइड वा टाइटेनियम नाइट्राइड सिरेमिक गियरको घर्षण प्रतिरोधी वाष्प निक्षेप विधिद्वारा जम्मा गरिएको प्रतिरोधको अध्ययन गर्‍यो।लगभग HV720 को सतह कठोरता र कोटिंग अघि 2.4 μm को सतहको नरमपन प्राप्त गर्न गियरहरू कार्बोराइज्ड र पालिश गरिएको थियो, र सिरेमिक कोटिंगहरू टाइटेनियम कार्बाइडको लागि रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD) र भौतिक भाप निक्षेप (PVD) द्वारा तयार गरिएको थियो। टाइटेनियम नाइट्राइड, लगभग 2 μm को सिरेमिक फिल्म मोटाई संग।घर्षण पहिरन गुणहरू क्रमशः तेल र सुख्खा घर्षणको उपस्थितिमा अनुसन्धान गरियो।यो फेला पर्यो कि सिरेमिकको साथ कोटिंग पछि गियर वाइसको ग्यालिंग प्रतिरोध र स्क्र्याच प्रतिरोध पर्याप्त रूपमा बढाइएको थियो।

(२) रासायनिक लेपित Ni-P र TiN को कम्पोजिट कोटिंग Ni-P लाई ट्रान्जिसन लेयरको रूपमा प्रि-कोटिंग गरेर र त्यसपछि TiN जम्मा गरेर तयार गरिएको थियो।अध्ययनले देखाउँछ कि यस समग्र कोटिंगको सतह कठोरता निश्चित हदसम्म सुधार गरिएको छ, र कोटिंग सब्सट्रेटसँग राम्रोसँग बाँधिएको छ र राम्रो पहिरन प्रतिरोध छ।

(3) WC/C, B4C पातलो फिल्म
M. Murakawa et al., मेकानिकल इन्जिनियरिङ विभाग, जापान इन्स्टिच्युट अफ टेक्नोलोजी, PVD टेक्नोलोजी प्रयोग गरी गियरको सतहमा WC/C पातलो फिल्म जम्मा गर्यो, र यसको सेवा जीवन तेल मुनि सामान्य निभेको र ग्राउन्ड गियरको भन्दा तीन गुणा थियो- नि: शुल्क स्नेहन अवस्था।फ्रान्ज जे एट अल।FEZ-A र FEZ-C गियरहरूको सतहमा WC/C र B4C पातलो फिल्म जम्मा गर्न PVD प्रविधि प्रयोग गर्‍यो, र प्रयोगले PVD कोटिंगले गियरको घर्षणलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाएको देखाएको छ, गियरलाई तातो ग्लुइङ वा ग्लुइङको लागि कम संवेदनशील बनायो, र गियरको लोड वहन क्षमतामा सुधार भयो।

(4) CrN चलचित्रहरू
CrN चलचित्रहरू TiN चलचित्रहरूसँग मिल्दोजुल्दो हुन्छन् किनभने तिनीहरूमा उच्च कठोरता हुन्छ, र CrN चलचित्रहरू TiN भन्दा उच्च तापक्रमको अक्सिडेशनमा बढी प्रतिरोधी हुन्छन्, राम्रो क्षरण प्रतिरोधी हुन्छन्, TiN चलचित्रहरू भन्दा कम आन्तरिक तनाव र अपेक्षाकृत राम्रो कठोरता हुन्छ।चेन लिंग एटले HSS को सतहमा उत्कृष्ट फिल्म-आधारित बन्डिङको साथ एक पहिरन-प्रतिरोधी TiAlCrN/CrN कम्पोजिट फिल्म तयार गर्नुभयो, र बहु-तह फिल्मको डिस्लोकेशन स्ट्याकिङ सिद्धान्त पनि प्रस्ताव गर्नुभयो, यदि दुई तहहरू बीचको विस्थापन ऊर्जा भिन्नता ठूलो छ भने, अव्यवस्था उत्पन्न हुन्छ। एउटा तहमा यसको इन्टरफेसलाई अर्को तहमा पार गर्न गाह्रो हुनेछ, यसरी इन्टरफेसमा डिसलोकेशन स्ट्याकिङ बनाउँछ र सामग्रीलाई बलियो बनाउने भूमिका खेल्छ।Zhong Bin et ले चरण संरचना र CrNx फिल्महरूको घर्षण पहिरन गुणहरूमा नाइट्रोजन सामग्रीको प्रभावको अध्ययन गरे, र अध्ययनले फिल्महरूमा Cr2N (211) विवर्तन शिखर बिस्तारै कमजोर हुँदै गएको र CrN (220) शिखर बिस्तारै बढ्दै गएको देखाएको छ। N2 सामग्रीको, फिल्म सतहमा ठूला कणहरू बिस्तारै घट्दै गए र सतह समतल हुन थाल्यो।जब N2 वातन 25 ml/min थियो (लक्ष्य स्रोत चाप वर्तमान 75 A थियो, जम्मा गरिएको CrN फिल्मको सतहको गुणस्तर राम्रो हुन्छ, राम्रो कठोरता र उत्कृष्ट पहिरन प्रतिरोध हुन्छ जब N2 वातन 25ml/min हुन्छ (लक्ष्य स्रोत आर्क वर्तमान 75A हो, नकारात्मक दबाव 100V छ)।

(5) सुपरहार्ड फिल्म
सुपरहार्ड फिल्म 40GPa भन्दा बढी कठोरता, उत्कृष्ट पहिरन प्रतिरोध, उच्च तापक्रम प्रतिरोध र कम घर्षण गुणांक र कम थर्मल विस्तार गुणांक, मुख्यतया अमोर्फस डायमंड फिल्म र CN फिल्म भएको ठोस फिल्म हो।अमोर्फस डायमण्ड फिल्महरूमा अनाकार गुणहरू हुन्छन्, कुनै लामो-दायरा अर्डर गरिएको संरचना हुँदैन, र यसमा ठूलो संख्यामा CC टेट्राहेड्रल बन्डहरू हुन्छन्, त्यसैले तिनीहरूलाई टेट्राहेड्रल अमोर्फस कार्बन फिल्महरू पनि भनिन्छ।एक प्रकारको अमोर्फस कार्बन फिल्मको रूपमा, हीरा जस्तो कोटिंग (DLC) मा हीरा जस्तै धेरै उत्कृष्ट गुणहरू छन्, जस्तै उच्च थर्मल चालकता, उच्च कठोरता, उच्च लोचदार मोडुलस, थर्मल विस्तारको कम गुणांक, राम्रो रासायनिक स्थिरता, राम्रो पहिरन प्रतिरोध र। कम घर्षण गुणांक।यो देखाइएको छ कि गियर सतहहरूमा हीरा-जस्तै फिल्महरू कोटिंगले 6 को कारकले सेवा जीवन विस्तार गर्न सक्छ र थकान प्रतिरोधमा उल्लेखनीय सुधार गर्दछ।सीएन फिल्महरू, अमोर्फस कार्बन-नाइट्रोजन फिल्महरू पनि भनिन्छ, β-Si3N4 सहसंयोजक यौगिकहरू जस्तै क्रिस्टल संरचना हुन्छ र यसलाई β-C3N4 पनि भनिन्छ।लिउ र कोहेन एट अल।पहिलो-प्रकृति सिद्धान्तबाट स्यूडोपोटेन्शियल ब्यान्ड गणनाहरू प्रयोग गरेर कठोर सैद्धान्तिक गणनाहरू प्रदर्शन गर्‍यो, पुष्टि गर्‍यो कि β-C3N4 सँग ठूलो बाध्यकारी ऊर्जा छ, एक स्थिर मेकानिकल संरचना, कम्तिमा एउटा उप-स्थिर अवस्था अवस्थित हुन सक्छ, र यसको लोचदार मोड्युलस हीरासँग तुलना गर्न सकिन्छ, राम्रो गुणहरूको साथ, जसले प्रभावकारी रूपमा सतहको कठोरता सुधार गर्न सक्छ र सामग्रीको प्रतिरोध पहनाउन सक्छ र घर्षण गुणांक कम गर्न सक्छ।

(6) अन्य मिश्र धातु पहिरन प्रतिरोधी कोटिंग तह
केही मिश्र धातु पहिरन-प्रतिरोधी कोटिंग्स पनि गियरहरूमा लागू गर्ने प्रयास गरिएको छ, उदाहरणका लागि, 45# स्टिल गियरहरूको दाँत सतहमा Ni-P-Co मिश्र धातु तहको जम्मा अल्ट्रा-फाइन ग्रेन संगठन प्राप्त गर्न मिश्र धातु तह हो, जसले जीवनलाई १.१४४~१.५३३ पटकसम्म विस्तार गर्न सक्छ।यो पनि अध्ययन गरिएको छ कि यसको बल सुधार गर्न Cu-Cr-P मिश्र धातु कास्ट आयरन गियरको दाँतको सतहमा Cu धातु तह र Ni-W मिश्र धातु कोटिंग लागू गरिन्छ;N-W र Ni-Co मिश्र धातु कोटिंग HT250 कास्ट आइरन गियरको दाँतको सतहमा लगाइन्छ जसले पहिरनको प्रतिरोधलाई अनकोटेड गियरको तुलनामा 4 ~ 6 गुणा सुधार गर्दछ।