A tecnulugia di deposizione PVD hè stata praticata per parechji anni cum'è una nova tecnulugia di mudificazione di a superficia, in particulare a tecnulugia di rivestimentu di ioni di vacuum, chì hà guadagnatu un grande sviluppu in l'ultimi anni è hè oghji largamente usata in u trattamentu di arnesi, muffa, anelli di pistone, ingranaggi è altri cumpunenti. .L'ingranaggi rivestiti preparati da a tecnulugia di rivestimentu di ioni di vacuum ponu riduce significativamente u coefficiente di attritu, migliurà l'anti-usura è certi anti-corrosione, è sò diventati u focu è u puntu caldu di a ricerca in u campu di a tecnulugia di rinforzamentu di a superficia di l'ingranaggi.
I materiali cumuni utilizati per l'ingranaggi sò principalmente l'acciaio forgiatu, l'acciaio ghisa, u ferru, i metalli non ferru (ramu, aluminiu) è plastica.Steel hè principalmente 45 steel, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl.L'acciaio à pocu carbonu utilizatu principalmente in 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo.L'acciaio forgiatu hè più largamente utilizatu in ingranaggi per via di u so megliu rendimentu, mentre chì l'acciaio cast hè di solitu usatu per fabricà ingranaggi cù diametru> 400 mm è struttura cumplessa.Ingranaggi di ghisa anti-colla è resistenza à pitting, ma a mancanza di resistenza à l'impattu è à l'usura, soprattuttu per u travagliu stabile, u putere ùn hè micca bassa velocità o grande dimensione è forma cumplessa, pò travaglià sottu a cundizione di mancanza di lubrificazione, adattatu per aperta. trasmissioni.Metalli non-ferrous cumunimenti usati hè bronzu di stagno, bronzu d'aluminiu-ferru è lega d'aluminiu di colata, cumunimenti usati in a fabricazione di turbine o ingranaggi, ma e proprietà di scorrimentu è antifrizione sò poveri, solu per a carica ligera, media è bassa velocità. ingranaggi.Ingranaggi di materiale non metallicu sò principarmenti usati in certi campi cù esigenze speciali, cum'è a lubrificazione senza oliu è alta affidabilità.U campu di e cundizioni cum'è a bassa contaminazione, cum'è l'apparecchi domestici, l'equipaggiu medicale, i macchinari alimentari è i macchinari tessili.
Materiali di rivestimentu di ingranaggi
I materiali ceramichi di l'ingegneria sò materiali estremamente promettenti cù alta forza è durezza, soprattuttu eccellente resistenza à u calore, bassa conduttività termica è espansione termica, alta resistenza à l'usura è resistenza à l'ossidazione.Un gran numaru di studii anu dimustratu chì i materiali ceramichi sò intrinsecamente resistenti à u calore è anu pocu usu di metalli.Per quessa, l 'usu di materiali ceramica inveci di materiali metallu di parti risistenti usura pò migliurà a vita di u sottu attritu, pò scuntrà qualchi di l 'alta temperatura è materiali high wear-resistant, multi-funziunali è altri esigenze duru.Attualmente, i materiali ceramichi di l'ingegneria sò stati aduprati in a fabricazione di parti resistenti à u calore di u mutore, a trasmissione meccanica in e parti di usura, l'equipaggiu chimicu in e parti resistenti à a corrosione è e parti di sigillatura, mostranu sempre più l'applicazione larga di e prospettive di materiali ceramichi.
I paesi sviluppati cum'è a Germania, u Giappone, i Stati Uniti, u Regnu Unitu è altri paesi attribuinu una grande impurtanza à u sviluppu è l'appiecazione di i materiali ceramichi di l'ingegneria, invistisce assai soldi è manodopera per sviluppà a teoria di trasfurmazioni è a tecnulugia di ceramica ingegneria.A Germania hà lanciatu un prugramma chjamatu "SFB442", u scopu di u quale hè di utilizà a tecnulugia PVD per sintetizà un film adattatu nantu à a superficia di e parti per rimpiazzà u mediu lubrificante potenzialmente dannosu per l'ambiente è u corpu umanu.PW Gold è altri in Germania anu utilizatu u finanziamentu di SFB442 per applicà a tecnulugia PVD per deposità filmi sottili nantu à a superficia di cuscinetti rotanti è truvaru chì a prestazione anti-usura di i cuscinetti rotanti hè stata significativamente migliurata è i filmi depositati nantu à a superficia puderanu rimpiazzà cumplettamente i cuscinetti. funzione di additivi anti-usura di pressione estrema.Joachim, Franz et al.in Germania hà utilizatu a tecnulugia PVD per preparà film WC/C chì dimustranu eccellenti proprietà anti-fatica, più altu ch'è quelli di lubrificanti chì cuntenenu additivi EP, un risultatu chì rende ancu a pussibilità di rimpiazzà l'additivi dannosi cù rivestimenti.E. Lugscheider et al.di l'Istitutu di Scienze di i Materiali, Università Tecnica di Aquisgrana, Germania, cù un finanziamentu da a DFG (Cumissione GermanResearch), hà dimustratu un aumentu significativu di a resistenza à a fatigue dopu avè depositatu i filmi appropritati nantu à l'acciaio 100Cr6 cù a tecnulugia PVD.In più, i Stati Uniti General Motors hà principiatu in u so VolvoS80Turbo tipu caru gear superficia dipositu film à migliurà a resistenza pitting fatigue;a famosa cumpagnia Timken hà lanciatu u nome di film di superficia di gear ES200;marca registrata MAXIT gear coating hè apparsu in Germania;marca registrata Graphit-iC è Dymon-iC rispettivamente I rivestimenti Gear cù i marchi registrati Graphit-iC è Dymon-iC sò ancu dispunibili in u Regnu Unitu.
Cum'è una parte di ricambio impurtante di a trasmissione meccanica, l'ingranaggi ghjucanu un rolu impurtante in l'industria, per quessa hè di significatu praticu assai impurtante per studià l'applicazione di materiali ceramichi nantu à l'ingranaggi.Attualmente, a ceramica ingegneria applicata à l'ingranaggi sò principalmente i seguenti.
1 、 strato di rivestimentu TiN
1, TiN
Ion coating TiN strata ceramica hè unu di i rivestimenti di superficia mudificatu più largamente usata cù alta durezza, alta forza di aderenza, bassu coefficient d'attrito, bona resistenza à a corrosione, etc. Hè stata largamente usata in parechji campi, soprattuttu in l'industria di l'arnesi è di u muffa.U mutivu principale chì afecta l'applicazione di u revestimentu ceramicu nantu à l'ingranaggi hè u prublema di ligame trà u revestimentu ceramicu è u sustrato.Siccomu e cundizioni di travagliu è i fatturi chì influenzanu l'ingranaggi sò assai più cumplicati di quelli di l'arnesi è i stampi, l'applicazione di un unicu revestimentu TiN nantu à u trattamentu di a superficia di l'ingranaggi hè assai limitata.Ancu se u revestimentu ceramicu hà i vantaghji di una durezza alta, un coefficient d'attrito bassu è una resistenza à a corrosione, hè fragile è difficiule d'ottene un revestimentu più grossu, per quessa, hà bisognu di un sustrato d'alta durezza è d'alta resistenza per sustene u revestimentu per ghjucà e so caratteristiche.Per quessa, u revestimentu ceramicu hè soprattuttu utilizatu per a superficia di carburu è d'acciaio d'alta veloce.U materiale di l'ingranaggio hè suave cumparatu cù u materiale ceramicu, è a diffarenza trà a natura di u sustrato è u revestimentu hè grande, cusì a cumminazzioni di u revestimentu è u sustrato hè poviru, è u revestimentu ùn hè micca abbastanza per sustene u revestimentu, facendu u revestimentu faciuli à falà in u prucessu di usu, ùn solu ùn pò ghjucà i vantaghji di u revestimentu di ceramica, ma i particeddi di revestimentu di ceramica chì cascanu pruvucarà l'usura abrasiva di l'ingranaggio, accelerà a perdita di usura di l'ingranaggio.A suluzione attuale hè di utilizà a tecnulugia di trattamentu di superficia composta per migliurà u ligame trà a ceramica è u sustrato.A tecnulugia di trattamentu di a superficia composta si riferisce à a cumminazione di revestimentu di deposizione di vapore fisicu è altri prucessi di trattamentu di superficia o rivestimenti, aduprendu duie superfici / sotterranei separati per mudificà a superficia di u materiale di sustrato per ottene proprietà meccaniche composite chì ùn ponu esse ottenute da un solu prucessu di trattamentu di superficia. .U revestimentu compositu TiN depositatu da nitrurazione ionica è PVD hè unu di i rivestimenti compositi più ricercati.U sustrato di nitrurazione di plasma è u revestimentu compositu di ceramica TiN anu un forte legame è a resistenza à l'usura hè significativamente migliorata.
U spessore ottimale di a strata di film TiN cù una eccellente resistenza à l'usura è un ligame di basa di film hè di circa 3 ~ 4μm.Se u spessore di a capa di film hè menu di 2μm, a resistenza à l'usura ùn serà micca migliurata significativamente.Se u spessore di a strata di film hè più di 5μm, u ligame di a basa di film serà diminuitu.
2 、 Rivestimentu TiN multistratu, multi-componente
Cù l'applicazione graduale è diffusa di i rivestimenti TiN, ci sò più è più ricerche nantu à cumu migliurà è rinfurzà i rivestimenti TiN.In l'ultimi anni, i rivestimenti multi-componenti è i rivestimenti multilayer sò stati sviluppati basatu annantu à i rivestimenti TiN binari, cum'è Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN. /Al2O3, etc.. Aghjunghjendu elementi cum'è Al è Si à i rivestimenti TiN, a resistenza à l'ossidazione à alta temperatura è a durezza di i rivestimenti ponu esse migliurate, mentre chì aghjunghje elementi cum'è B pò migliurà a durezza è a forza di aderenza di i rivestimenti.
A causa di a cumplessità di a cumpusizioni multicomponenti, ci sò parechje polemiche in stu studiu.In u studiu di i rivestimenti multicomponenti (Tix,Cr1-x)N, ci hè una grande polemica in i risultati di ricerca.Qualchidunu crede chì i rivestimenti (Tix,Cr1-x)N sò basati nantu à TiN, è Cr pò esse solu in a forma di solu suluzione di rimpiazzamentu in a matrice di punti TiN, ma micca cum'è una fase CrN separata.Altri studii mostranu chì u numeru di atomi di Cr chì rimpiazzanu direttamente l'atomi di Ti in i rivestimenti (Tix,Cr1-x)N hè limitatu, è u Cr restante esiste in u statu singlet o forma composti cù N. I risultati spirimintali mostranu chì l'aghjuntu di Cr. à u revestimentu riduce a dimensione di particeddi superficia è cresce a durezza, è a durezza di u revestimentu righjunghji u so valore più altu quandu u percentuale di massa di Cr righjunghji 3l%, ma u stress internu di u revestimentu righjunghji ancu u so valore massimu.
3 、 Un altru stratu di rivestimentu
In più di i rivestimenti TiN cumunimenti usati, parechje ceramiche di ingegneria diffirenti sò aduprate per rinfurzà a superficia di l'ingranaggi.
(1) Y.Terauchi et al.di u Giappone hà studiatu a resistenza à l'usura di attritu di l'ingranaggi di ceramica di carburu di titaniu o di nitruru di titaniu dipositu da u metudu di deposizione di vapore.L'ingranaggi sò stati carburizzati è lucidati per ottene una durezza di a superficia di circa HV720 è una rugosità di a superficia di 2,4 μm prima di u revestimentu, è i rivestimenti ceramichi sò stati preparati da a deposizione chimica di vapore (CVD) per u carburu di titaniu è da a deposizione fisica di vapore (PVD) per nitruru di titaniu, cù un spessore di film ceramicu di circa 2 μm.E proprietà di usu di attritu sò state investigate in a prisenza di l'oliu è l'attrito seccu, rispettivamente.Hè stata truvata chì a resistenza à u graffiu è a resistenza à u graffiu di u viziu di l'ingranaggio sò stati significativamente rinfurzati dopu u rivestimentu di ceramica.
(2) U revestimentu compositu di Ni-P è TiN rivestiti chimicamente hè statu preparatu pre-coating Ni-P cum'è una capa di transizione è poi depositendu TiN.U studiu mostra chì a durezza di a superficia di stu revestimentu compositu hè stata migliurata in una certa misura, è u revestimentu hè megliu ligatu cù u sustrato è hà una migliore resistenza à l'usura.
(3) WC/C, film sottile B4C
M. Murakawa et al., Dipartimentu di Ingegneria Meccanica, Istitutu di Tecnulugia di u Giappone, hà utilizatu a tecnulugia PVD per deposità un film sottile WC / C nantu à a superficia di l'ingranaggi, è a so vita di serviziu era trè volte quella di l'ingranaggi ordinariu è in terra sottu oliu. cundizioni di lubricazione libera.Franz J et al.Adupratu a tecnulugia PVD per deposità una pellicula fina WC/C è B4C nantu à a superficia di l'ingranaggi FEZ-A è FEZ-C, è l'esperimentu hà dimustratu chì u revestimentu PVD riduce significativamente l'attrito di l'ingranaggio, rende l'ingranaggio menu suscettibile à l'incollamentu o l'incollamentu caldu, è hà migliuratu a capacità portante di l'ingranaggi.
(4) Film CrN
I filmi CrN sò simili à i filmi TiN in quantu anu una durezza più alta, è i filmi CrN sò più resistenti à l'ossidazione à alta temperatura cà TiN, anu una migliore resistenza à a corrosione, un stress internu più bassu cà i film TiN, è una tenacità relativamente megliu.Chen Ling et hà preparatu un film compositu TiAlCrN / CrN resistente à l'usura cù un bonu bonu filmatu nantu à a superficia di HSS, è hà ancu prupostu a teoria di stacking dislocazione di film multilayer, se a differenza di energia di dislocazione trà dui strati hè grande, a dislocazione accade. in una capa sarà difficiuli di attraversà a so interfaccia in l'altru stratu, furmendu cusì a dislocazione stacking à l'interfaccia è ghjucà u rolu di rinfurzà u materiale.Zhong Bin et hà studiatu l'effettu di u cuntenutu di azotu nantu à a struttura di fasi è e proprietà di usu di attritu di i filmi CrNx, è u studiu hà dimustratu chì u piccu di diffrazione Cr2N (211) in i filmi s'hè debilitatu gradualmente è u piccu CrN (220) gradualmente aumentatu cù l'aumentu. di cuntenutu di N2, i particeddi grossi nantu à a superficia di a film diminuinu gradualmente è a superficia tende à esse piatta.Quandu l'aerazione di N2 era 25 ml/min (a corrente d'arcu di a fonte di destinazione era 75 A, a film CrN depositata hà una bona qualità di a superficia, una bona durezza è una resistenza eccellente à l'usura quandu l'aerazione N2 hè 25ml/min (a corrente di l'arcu di a fonte di destinazione hè 75A, negativu). a pressione hè 100V).
(5) Film superduru
Film Superhard hè u film solidu cù una durezza più grande di 40GPa, una resistenza eccellente à l'usura, una resistenza à alta temperatura è un coefficientu di attritu bassu è un bassu coefficiente di espansione termica, principalmente film di diamante amorfu è film CN.I filmi di diamanti amorfu anu proprietà amorfu, senza struttura urdinata à longu andà, è cuntenenu un gran numaru di ligami CC tetrahedral, cusì sò ancu chjamati film di carbonu amorfu tetrahedral.Cum'è una spezia di film di carbonu amorfu, u rivestimentu di diamante (DLC) hà assai proprietà eccellenti simili à u diamante, cum'è alta conduttività termale, alta durezza, altu modulu elasticu, bassu coefficient di espansione termica, bona stabilità chimica, bona resistenza à l'usura è coefficient d'attrito bassu.Hè statu dimustratu chì u rivestimentu di film di diamante nantu à a superficia di l'ingranaggi pò allargà a vita di serviziu per un fattore di 6 è migliurà significativamente a resistenza à a fatigue.I filmi CN, cunnisciuti ancu com'è film amorfu di carbonu-azotu, anu una struttura cristallina simile à quella di i composti covalenti β-Si3N4 è sò ancu cunnisciuti cum'è β-C3N4.Liu è Cohen et al.realizatu rigurosu calculi teorichi utilizendu calculi pseudopotential band da u principiu di a prima natura, cunfirmatu chì β-C3N4 hà una grande energia di ubligatoriu, una struttura meccanica stabile, almenu un statu sub-stabile pò esiste, è u so modulu elasticu hè paragunabbili à u diamante, cù boni pruprietà, chì ponu migliurà efficacemente a durezza di a superficia è a resistenza à l'usura di u materiale è riduce u coefficient di attritu.
(6) Un altru stratu di rivestimentu resistente à l'usura di lega
Certi rivestimenti di lega resistenti à l'usura sò stati ancu pruvati à esse appiicati à l'ingranaggi, per esempiu, a deposizione di una strata di lega Ni-P-Co nantu à a superficia di i denti di ingranaggi d'acciaio 45 # hè una strata di lega per ottene l'urganizazione di granu ultra-fine. chì pò allargà a vita finu à 1.144 ~ 1.533 volte.Hè statu ancu studiatu chì a strata di metallu Cu è u revestimentu di lega Ni-W sò appiicati nantu à a superficia di i denti di l'ingranaggi di ghisa di lega Cu-Cr-P per migliurà a so forza;I rivestimenti in lega Ni-W è Ni-Co sò applicati nantu à a superficia di i denti di l'ingranaggi di ghisa HT250 per migliurà a resistenza à l'usura da 4 ~ 6 volte in paragunà cù l'ingranaggi senza rivestimentu.
Tempu di Postu: Nov-07-2022