Технологияи пӯшонидани асбобҳо

Технологияи ҷойгиркунии PVD солҳои тӯлонӣ ҳамчун технологияи нави тағир додани сатҳи рӯизаминӣ, махсусан технологияи пӯшиши ионҳои вакуумӣ, ки дар солҳои охир рушди бузург ба даст овардааст ва ҳоло дар коркарди асбобҳо, қолабҳо, ҳалқаҳои поршенӣ, фишангҳо ва дигар ҷузъҳо васеъ истифода мешавад. .Фишангҳои пӯшидае, ки бо технологияи пӯшиши ионҳои вакуумӣ омода карда шудаанд, метавонанд коэффисиенти соишро ба таври назаррас коҳиш диҳанд, зидди фарсудашавӣ ва муайяни зидди зангзаниро беҳтар созанд ва ба маркази диққат ва нуқтаи гарми тадқиқот дар соҳаи технологияи таҳкими сатҳи фишанг табдил ёфтанд.

Маводи маъмуле, ки барои фишангҳо истифода мешаванд, асосан пӯлоди қалбакӣ, пулоди рехтагарӣ, оҳан, металлҳои ранга (мис, алюминий) ва пластикӣ мебошанд.Пӯлод асосан пӯлоди 45, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl мебошад.Пӯлоди карбонҳои паст асосан дар 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo истифода мешаванд.Пӯлоди қалбакӣ аз сабаби иҷрои беҳтараш дар фишангҳо васеътар истифода мешавад, дар ҳоле ки пӯлоди рехташуда одатан барои истеҳсоли фишангҳои диаметраш> 400 мм ва сохтори мураккаб истифода мешавад.Шишаҳои оҳании рехтагарӣ ба муқовимат ба ширеш ва муқовимати чуқурӣ, аммо набудани муқовимат ва фарсудашавӣ, асосан барои кори устувор, қудрат суръати паст ё андозаи калон ва шакли мураккаб нест, метавонад дар ҳолати набудани молидан кор кунад, ки барои кушодани он мувофиқ аст. интиқол.Металлҳои ранга, ки маъмулан биринҷӣ, алюминийи оҳан ва хӯлаи алюминийи рехтагарӣ истифода мешаванд, ки маъмулан дар истеҳсоли турбинаҳо ё фишангҳо истифода мешаванд, аммо хосиятҳои лағжиш ва зиддифриксионӣ заиф мебошанд, танҳо барои бори сабук, миёна ва суръати паст фишангҳо.Фишангҳои маводи ғайриметаллӣ асосан дар баъзе соҳаҳое истифода мешаванд, ки талаботҳои махсус доранд, ба монанди молидани бе равған ва эътимоднокии баланд.Соҳаи шароитҳо ба монанди ифлосшавии паст, ба монанди асбобҳои маишӣ, таҷҳизоти тиббӣ, мошинҳои хӯрокворӣ ва мошинҳои нассоҷӣ.

Маводҳои пӯшонидани асбобҳо

Маводҳои сафолии муҳандисӣ маводи хеле ояндадор бо қувват ва сахтии баланд, махсусан муқовимати аълои гармӣ, гузаронандагии пасти гармӣ ва васеъшавии гармӣ, муқовимати баланди фарсудашавӣ ва муқовимати оксидшавӣ мебошанд.Шумораи зиёди тадқиқотҳо нишон доданд, ки маводи сафолӣ табиатан ба гармӣ тобоваранд ва дар металлҳо фарсудашавии кам доранд.Аз ин рӯ, истифодаи маводи сафолӣ ба ҷои маводи металлӣ барои қисмҳои ба фарсудашавии тобовар метавонад умри зерсохторњо тобовар беҳтар, метавонад баъзе аз ҳарорати баланд ва маводи фарсудашавии тобовар баланд, бисёрфунксионалӣ ва дигар талаботи сахт қонеъ.Дар айни замон, маводҳои сафолии муҳандисӣ дар истеҳсоли қисмҳои ба гармӣ тобовар муҳаррик, интиқоли механикӣ дар қисмҳои фарсудашуда, таҷҳизоти кимиёвӣ дар қисмҳои ба зангзании тобовар ва қисмҳои мӯҳр истифода бурда мешавад, торафт васеъ татбиқи дурнамои маводи сафолї нишон медиҳад.

Кишварҳои мутараққӣ, аз қабили Олмон, Ҷопон, ИМА, Британияи Кабир ва дигар кишварҳо ба таҳия ва татбиқи маводи сафолии муҳандисӣ аҳамияти калон дода, барои таҳияи назария ва технологияи коркарди маснуоти муҳандисии сафолӣ маблағ ва қувваи кории зиёд сарф мекунанд.Олмон як барномаи "SFB442"-ро оғоз кард, ки ҳадафи он истифодаи технологияи PVD барои синтез кардани филми мувофиқ дар рӯи қисмҳо барои иваз кардани муҳити молидании эҳтимолан зараровар ба муҳити зист ва бадани инсон мебошад.PW Gold ва дигарон дар Олмон маблағгузории SFB442-ро барои татбиқи технологияи PVD барои гузоштани филмҳои тунук дар рӯи подшипникҳои чархзананда истифода карданд ва дарёфтанд, ки фаъолияти зидди фарсудашавии подшипникҳои ғелондашуда ба таври назаррас беҳтар шудааст ва филмҳои дар рӯи замин ҷойгиршуда метавонанд пурра иваз карда шаванд. вазифаи иловаҳои зидди фарсудашавии фишори шадид.Йоахим, Франц ва дигарон.дар Олмон технологияи PVD-ро барои тайёр кардани плёнкаҳои WC/C истифода карданд, ки хосиятҳои аълои зидди хастагӣ нишон медиҳанд, ки нисбат ба равғанҳои молиданӣ, ки иловаҳои ДМ доранд, баландтаранд, ки дар натиҷа имкони иваз кардани иловаҳои зарароварро бо пӯшишҳо фароҳам меорад.E. Lugscheider ва дигарон.Донишкадаи маводшиносии Донишгоҳи техникии Аахен, Олмон бо маблағгузории DFG (Комиссияи Тадқиқотии Олмон) афзоиши назарраси муқовимат ба хастагӣ пас аз гузоштани филмҳои мувофиқ дар пӯлоди 100Cr6 бо истифода аз технологияи PVD нишон дод.Илова бар ин, Иёлоти Муттаҳидаи Амрико Ҷенерал Моторс дар филми таҳшинкунии рӯи фишанги автомобилии навъи VolvoS80Turbo барои беҳтар кардани муқовимат ба хастагӣ оғоз кардааст;ширкати машҳури Timken номи филми рӯизаминии фишанги ES200-ро оғоз кард;тамғаи молии ба қайд гирифташуда молидани фишанги MAXIT дар Олмон пайдо шуд;тамғаи молии ба қайд гирифташуда Graphit-iC ва Dymon-iC мутаносибан рӯйпӯшҳои Gear бо тамғаҳои молии ба қайд гирифташуда Graphit-iC ва Dymon-iC низ дар Британияи Кабир дастрасанд.

Фишандҳо ҳамчун қисмҳои муҳими эҳтиётии интиқоли механикӣ дар саноат нақши муҳим доранд, бинобар ин омӯхтани масолеҳи сафолӣ дар фишангҳо аҳамияти хеле муҳими амалӣ дорад.Дар айни замон, сафолҳои муҳандисие, ки ба фишангҳо истифода мешаванд, асосан инҳоянд.

1, қабати пӯшиши TiN
1、ТиН

Ion молидани қабати сафолї TiN яке аз васеъ истифодашавандаи coatings рӯи тағйирёбанда бо сахтии баланд, қувват adhesion баланд, коэффисиенти соиш паст, муқовимат ба зангзании хуб ва ғайра аст,. Он шудааст, ба таври васеъ дар соҳаҳои гуногун, махсусан дар саноати асбоб ва қолаби истифода бурда мешавад.Сабаби асосии таъсиррасонӣ ба татбиқи пӯшиши сафолӣ дар фишангҳо мушкилоти пайвастшавӣ байни қабати сафолӣ ва субстрат мебошад.Азбаски шароити кор ва омилҳои таъсирбахши фишангҳо нисбат ба асбобҳо ва қолабҳо хеле мураккабтаранд, истифодаи як қабати TiN дар коркарди сатҳи фишанги хеле маҳдуд аст.Гарчанде ки рӯйпӯши сафолӣ дорои бартариҳои сахтии баланд, коэффисиенти пасти соиш ва муқовимат ба зангзанӣ мебошад, он осебпазир аст ва гирифтани қабати ғафс душвор аст, аз ин рӯ ба он сахтии баланд ва субстрати мустаҳками баланд барои дастгирии рӯйпӯш лозим аст, то хусусиятҳои худро иҷро кунад.Аз ин рӯ, рӯйпӯши сафолӣ асосан барои карбид ва сатҳи пӯлоди баландсуръат истифода мешавад.Маводи фишанги нисбат ба маводи сафолӣ мулоим аст ва фарқияти байни табиати субстрат ва рӯйпӯш калон аст, аз ин рӯ омезиши рӯйпӯш ва субстрат заиф аст ва рӯйпӯш барои дастгирии рӯйпӯш кофӣ нест. Дар ҷараёни истифода афтидани рӯйпӯш ба осонӣ афтад, на танҳо бартариҳои пӯшиши сафолиро бозӣ карда наметавонад, балки зарраҳои рӯйпӯши сафолиие, ки меафтанд, боиси фарсудашавии абразивӣ дар фишанг мегардад ва талафоти фарсудаи фишангро метезонад.Ҳалли ҳозира истифодаи технологияи коркарди рӯизаминӣ барои беҳтар кардани пайванди байни сафол ва субстрат мебошад.Технологияи коркарди рӯизаминӣ ба омезиши пӯшиши таҳшиншавии буғҳои физикӣ ва дигар равандҳо ё рӯйпӯшҳои коркарди рӯизаминӣ, бо истифода аз ду сатҳи алоҳида/зеризаминӣ барои тағир додани сатҳи маводи субстрат барои ба даст овардани хосиятҳои механикии таркибӣ, ки бо як раванди коркарди сатҳи рӯизаминӣ ба даст овардан мумкин нест, дахл дорад. .Сарпӯши таркибии TiN, ки тавассути нитриди ион ва PVD гузошта шудааст, яке аз рӯйпӯшҳои таркибии аз ҳама таҳқиқшуда мебошад.Субстрати нитридии плазма ва рӯйпӯши таркиби сафолии TiN пайванди қавӣ доранд ва муқовимати фарсудашавӣ ба таври назаррас беҳтар шудааст.

Ғафсии оптималии қабати филми TiN бо муқовимати аълои фарсудашавӣ ва пайванди пойгоҳи филм тақрибан 3 ~ 4 мкм аст.Агар ғафсии қабати филм камтар аз 2 мкм бошад, муқовимати фарсудашавӣ ба таври назаррас беҳтар намешавад.Агар ғафсии қабати плёнка аз 5 мкм зиёд бошад, пайванди асоси филм кам мешавад.

2、Кабати бисёрқабатаи бисёркомпонентии TiN

Бо тадриҷан ва васеъ истифода бурдани рӯйпӯшҳои TiN, тадқиқотҳо оид ба такмил ва такмил додани рӯйпӯшҳои TiN торафт зиёд мешаванд.Солҳои охир дар асоси рӯйпӯшҳои бинарии TiN, аз қабили Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN рӯйпӯшҳои бисёркомпонентӣ ва рӯйпӯшҳои бисёрқабата таҳия карда шуданд. /Al2O3 ва ғайра. Бо илова кардани элементҳо ба монанди Al ва Si ба рӯйпӯшҳои TiN, муқовимат ба оксидшавӣ дар ҳарорати баланд ва сахтии рӯйпӯшҳоро беҳтар кардан мумкин аст, дар ҳоле ки илова кардани элементҳо ба монанди B метавонад сахтӣ ва устувории часпакии рӯйпӯшҳоро беҳтар кунад.

Аз сабаби мураккабии таркиби бисёркомпонентї дар ин тањќиќот ихтилофњои зиёде мављуд аст.Дар омӯзиши рӯйпӯшҳои бисёркомпонентӣ (Tix,Cr1-x)N дар натиҷаҳои тадқиқот ихтилофи калон вуҷуд дорад.Баъзе одамон боварӣ доранд, ки қабатҳои (Tix,Cr1-x)N ба TiN асос ёфтаанд ва Cr метавонад танҳо дар шакли маҳлули сахти ивазшаванда дар матритсаи нуқтаҳои TiN мавҷуд бошад, аммо на ҳамчун марҳилаи алоҳидаи CrN.Тадқиқотҳои дигар нишон медиҳанд, ки шумораи атомҳои Cr мустақиман ивазкунандаи атомҳои Ti дар қабатҳои (Tix,Cr1-x)N маҳдуд аст ва Cr боқимонда дар ҳолати синглӣ мавҷуд аст ё бо N пайвастагиҳоро ташкил медиҳад. Натиҷаҳои таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки илова кардани Cr ба рӯйпӯш андозаи зарраҳои рӯизаминиро кам мекунад ва сахтии онро зиёд мекунад ва сахтии рӯйпӯш ҳангоми ба 3l% расидани фоизи массаи Cr ба баландтарин мерасад, аммо фишори дохилии рӯйпӯш низ ба ҳадди максималии худ мерасад.

3, Дигар қабати пӯшиш

Илова ба рӯйпӯшҳои маъмулан истифодашавандаи TiN, барои таҳкими сатҳи фишанг бисёр сафолҳои гуногуни муҳандисӣ истифода мешаванд.

(1)Й.Тераучи ва дигарон.Ҷопон муқовимат ба фарсудашавии фрикционии карбиди титан ё нитриди титании фишангҳои сафолии бо усули рехтани буғро омӯхтааст.Фишангҳо барои ба даст овардани сахтии сатҳи тақрибан HV720 ва ноҳамвории рӯи 2,4 мкм пеш аз пӯшиш карбюризатсия ва сайқал дода шуданд ва пӯшишҳои сафолӣ бо роҳи рехтани буғи кимиёвӣ (CVD) барои карбиди титан ва бо таҳшин кардани буғи физикӣ (PVD) барои нитриди титан, бо ғафсии филми сафолӣ тақрибан 2 мкм.Хусусиятҳои фарсудашавии фрикционӣ мутаносибан дар ҳузури равған ва фриксияи хушк тафтиш карда шуданд.Муайян карда шуд, ки муқовимат ба оташ ва муқовимат ба харошидан ноиби фишанг пас аз рӯйпӯш кардани сафолӣ ба таври назаррас афзоиш ёфтааст.

(2) Сарпӯши таркибии Ni-P ва TiN-и аз ҷиҳати кимиёвӣ пӯшидашуда бо роҳи пеш аз пӯшонидани Ni-P ҳамчун қабати гузариш ва сипас гузоштани TiN омода карда шуд.Таҳқиқот нишон медиҳад, ки сахтии рӯи ин рӯйпӯши таркибӣ то андозае беҳтар шудааст ва рӯйпӯш бо субстрат беҳтар пайваст шудааст ва муқовимати фарсудашавӣ дорад.

(3) WC/C, филми борик B4C
М. Муракава ва дигарон, шӯъбаи муҳандисии мошинсозии Донишкадаи технологии Ҷопон, технологияи PVD-ро барои гузоштани плёнкаи тунуки WC/C дар рӯи фишангҳо истифода бурд ва мӯҳлати хизмати он нисбат ба фишангҳои оддии хомӯшшуда ва заминӣ дар зери равған се маротиба зиёд буд. шароити молидани ройгон.Франц Ҷ ва дигарон.технологияи PVD-ро барои гузоштани плёнкаи тунуки WC/C ва B4C дар рӯи фишангҳои FEZ-A ва FEZ-C истифода бурд ва таҷриба нишон дод, ки рӯйпӯши PVD соиши фишангро ба таври назаррас коҳиш дод, фишангро ба ширешидани гарм ё часпак камтар осебпазир кард, ва кобилияти борбардории тачхизот бехтар гардид.

(4) Филмҳои CrN
Плёнкаҳои CrN ба плёнкаҳои TiN монанданд, зеро онҳо сахтии баланд доранд ва филмҳои CrN нисбат ба TiN ба оксидшавии ҳарорати баланд тобовартаранд, ба зангзании беҳтар муқовимат мекунанд, фишори дохилӣ нисбат ба филмҳои TiN камтар ва сахтии нисбатан беҳтар аст.Чен Линг ва як филми таркибии ба фарсуда тобовар TiAlCrN/CrN бо пайвасти аълои филм дар сатҳи HSS омода кард ва инчунин назарияи стеккунии дислокатсияи филми бисёрқабатаро пешниҳод кард, агар фарқияти энергияи дислокатсия байни ду қабат калон бошад, дислокатсия ба амал меояд дар як қабат убур кардани интерфейси он ба қабати дигар душвор хоҳад буд ва ба ин васила стекинги дислокатсияро дар интерфейс ба вуҷуд меорад ва нақши мустаҳкамкунии маводро мебозад.Zhong Bin et таъсири таркиби нитрогенро ба сохтори фазавӣ ва хосиятҳои фарсудашавии плёнкаҳои CrNx омӯхт ва тадқиқот нишон дод, ки қуллаи дифраксияи Cr2N (211) дар филмҳо тадриҷан заиф мешавад ва қуллаи CrN (220) бо афзоиши он тадриҷан баланд мешавад. аз таркиби N2, зарраҳои калон дар рӯи плёнка тадриҷан кам шуда, сатҳи ҳамвор шудан майл дошт.Вақте ки аэратсияи N2 25 мл/дақ буд (ҷараёни камони манбаи мақсаднок 75 А буд, филми супоридашудаи CrN дорои сифати хуби рӯизаминӣ, сахтии хуб ва муқовимати аъло ба фарсудашавӣ аст, вақте ки аэратсияи N2 25 мл/дақ аст (ҷораи камон манбаи ҳадаф 75А, манфӣ аст) фишор 100В аст).

(5) Филми хеле сахт
Филми суперхард як филми сахтест, ки сахтӣ аз 40GPa зиёдтар аст, муқовимати аълои фарсудашавӣ, муқовимати баланд ба ҳарорати баланд ва коэффисиенти соиши паст ва коэффисиенти тавсеаи гармии паст, асосан филми алмоси аморфӣ ва филми CN.Плёнкахои алмосии аморфй хосиятхои аморфй доранд, сохтори тартибдодашудаи дурдаст надоранд ва шумораи зиёди пайвандхои тетраэдралии CC доранд, бинобарин онхоро плёнкахои аморфии карбонии тетраэдралй низ меноманд.Ҳамчун як намуди плёнкаи карбон аморфӣ, қабати алмосмонанд (DLC) дорои хосиятҳои аълои ба алмос монанд аст, аз қабили гармии баланд, сахтии баланд, модули чандирии баланд, коэффисиенти пасти васеъшавии гармӣ, устувории хуби кимиёвӣ, муқовимати хуби фарсудашавӣ ва коэффициенти пасти фрикция.Нишон дода шудааст, ки плёнкахои алмосмонандро дар руи фишангхо пушондан мумкин аст, мухлати хизматро 6 баробар дароз карда, муқовимат ба хастагӣ хеле беҳтар шавад.Филмҳои CN, ки ҳамчун филмҳои аморфии карбон-нитроген маъруфанд, дорои сохтори кристаллӣ мебошанд, ки ба пайвастагиҳои ковалентии β-Si3N4 монанданд ва бо номи β-C3N4 низ маълуманд.Лю ва Коэн ва дигарон.Ҳисобҳои дақиқи назариявиро бо истифода аз ҳисобҳои бандҳои псевдопотенсиалӣ аз принсипи табиати аввал анҷом дод, тасдиқ кард, ки β-C3N4 дорои энергияи бузурги ҳатмӣ, сохтори механикии устувор, ҳадди аққал як ҳолати субустувор мавҷуд буда метавонад ва модули чандирии он бо алмос муқоиса карда шавад, бо хосиятҳои хуб, ки метавонад ба таври муассир сахтии рӯи ва муқовимати фарсудашавии мавод ва кам кардани коэффисиенти соиш.

(6) Дигар қабати молидани хӯлаи ба фарсудашавии тобовар
Баъзе рӯйпӯшҳои ба фарсудаи хӯлаи тобовар низ кӯшиш карда шуданд, ки ба фишангҳо татбиқ карда шаванд, масалан, таҳшин кардани қабати хӯлаи Ni-P-Co дар сатҳи дандони фишангҳои пӯлоди 45 # як қабати хӯлаи барои ба даст овардани ташкили ғаллаи ултра-ҷарима мебошад, ки умрро то 1.144 ~ 1.533 маротиба дароз карда метавонад.Инчунин омӯхта шудааст, ки қабати металлии Cu ва рӯйпӯши хӯлаи Ni-W дар сатҳи дандонҳои Cu-Cr-P хӯлаи оҳанӣ барои беҳтар кардани мустаҳкамии он истифода мешаванд;Сарпӯши хӯлаи Ni-W ва Ni-Co дар сатҳи дандони фишанги оҳании HT250 татбиқ карда мешавад, то муқовимати фарсудашавӣ нисбат ба фишанги пӯшидашуда 4 ~ 6 маротиба беҳтар карда шавад.