Τεχνολογία επίστρωσης γραναζιών

Η τεχνολογία εναπόθεσης PVD εφαρμόζεται εδώ και πολλά χρόνια ως μια νέα τεχνολογία τροποποίησης επιφανειών, ειδικά η τεχνολογία επίστρωσης ιόντων κενού, η οποία έχει γνωρίσει μεγάλη ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια και τώρα χρησιμοποιείται ευρέως στην επεξεργασία εργαλείων, καλουπιών, δακτυλίων εμβόλων, γραναζιών και άλλων εξαρτημάτων. Τα επικαλυμμένα γρανάζια που παρασκευάζονται με τεχνολογία επίστρωσης ιόντων κενού μπορούν να μειώσουν σημαντικά τον συντελεστή τριβής, να βελτιώσουν την αντιτριβική και ορισμένη αντιδιαβρωτική προστασία και έχουν γίνει το επίκεντρο και το hot spot της έρευνας στον τομέα της τεχνολογίας ενίσχυσης επιφάνειας γραναζιών.

Τα συνηθισμένα υλικά που χρησιμοποιούνται για γρανάζια είναι κυρίως σφυρήλατος χάλυβας, χυτοσίδηρος, μη σιδηρούχα μέταλλα (χαλκός, αλουμίνιο) και πλαστικά. Ο χάλυβας αποτελείται κυρίως από χάλυβα 45, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl. Ο χάλυβας χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα χρησιμοποιείται κυρίως σε 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo. Ο σφυρήλατος χάλυβας χρησιμοποιείται ευρύτερα σε γρανάζια λόγω της καλύτερης απόδοσής του, ενώ ο χυτοσίδηρος χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή γραναζιών με διάμετρο > 400 mm και σύνθετη δομή. Τα γρανάζια από χυτοσίδηρο είναι αντικολλητικά και ανθεκτικά στις κοιλότητες, αλλά η έλλειψη αντοχής σε κρούσεις και φθορά, κυρίως για σταθερή εργασία, ισχύ που δεν είναι χαμηλή ταχύτητα ή μεγάλο μέγεθος και σύνθετο σχήμα, μπορούν να λειτουργήσουν υπό συνθήκες έλλειψης λίπανσης, κατάλληλα για ανοιχτή μετάδοση. Τα μη σιδηρούχα μέταλλα που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι ο κασσίτερος-μπρούντζος, ο αλουμίνιο-σιδήρος-μπρούντζος και το χυτό κράμα αλουμινίου, που χρησιμοποιούνται συνήθως στην κατασκευή στροβίλων ή γραναζιών, αλλά οι ιδιότητες ολίσθησης και αντιτριβής είναι κακές, μόνο για ελαφριά, μεσαία φορτία και γρανάζια χαμηλής ταχύτητας. Τα γρανάζια από μη μεταλλικά υλικά χρησιμοποιούνται κυρίως σε ορισμένους τομείς με ειδικές απαιτήσεις, όπως λίπανση χωρίς λάδι και υψηλή αξιοπιστία. Στον τομέα των συνθηκών όπως η χαμηλή ρύπανση, όπως οι οικιακές συσκευές, ο ιατρικός εξοπλισμός, τα μηχανήματα τροφίμων και τα μηχανήματα κλωστοϋφαντουργίας.

Υλικά επίστρωσης γραναζιών

Τα κεραμικά υλικά μηχανικής είναι εξαιρετικά πολλά υποσχόμενα υλικά με υψηλή αντοχή και σκληρότητα, ιδιαίτερα εξαιρετική αντοχή στη θερμότητα, χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και θερμική διαστολή, υψηλή αντοχή στη φθορά και αντοχή στην οξείδωση. Ένας μεγάλος αριθμός μελετών έχει δείξει ότι τα κεραμικά υλικά είναι εγγενώς ανθεκτικά στη θερμότητα και έχουν χαμηλή φθορά στα μέταλλα. Επομένως, η χρήση κεραμικών υλικών αντί για μεταλλικά υλικά για ανθεκτικά στη φθορά μέρη μπορεί να βελτιώσει τη διάρκεια ζωής του υποβρυχίου τριβής, μπορεί να καλύψει ορισμένες από τις υψηλές θερμοκρασίες και τα υλικά υψηλής αντοχής στη φθορά, πολυλειτουργικές και άλλες δύσκολες απαιτήσεις. Σήμερα, τα κεραμικά υλικά μηχανικής μηχανικής έχουν χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή ανθεκτικών στη θερμότητα εξαρτημάτων κινητήρα, μηχανικής μετάδοσης στα εξαρτήματα φθοράς, χημικού εξοπλισμού στα εξαρτήματα ανθεκτικά στη διάβρωση και εξαρτημάτων στεγανοποίησης, δείχνοντας όλο και περισσότερες προοπτικές για ευρεία εφαρμογή κεραμικών υλικών.

Οι ανεπτυγμένες χώρες όπως η Γερμανία, η Ιαπωνία, οι Ηνωμένες Πολιτείες, το Ηνωμένο Βασίλειο και άλλες χώρες αποδίδουν μεγάλη σημασία στην ανάπτυξη και εφαρμογή κεραμικών υλικών μηχανικής, επενδύοντας πολλά χρήματα και ανθρώπινο δυναμικό για την ανάπτυξη της θεωρίας και της τεχνολογίας επεξεργασίας της κεραμικής μηχανικής. Η Γερμανία ξεκίνησε ένα πρόγραμμα με την ονομασία «SFB442», σκοπός του οποίου είναι η χρήση της τεχνολογίας PVD για τη σύνθεση μιας κατάλληλης μεμβράνης στην επιφάνεια των εξαρτημάτων, αντικαθιστώντας το δυνητικά επιβλαβές λιπαντικό μέσο για το περιβάλλον και το ανθρώπινο σώμα. Η PW Gold και άλλοι στη Γερμανία χρησιμοποίησαν τη χρηματοδότηση από το SFB442 για να εφαρμόσουν την τεχνολογία PVD για την εναπόθεση λεπτών μεμβρανών στην επιφάνεια των ρουλεμάν και διαπίστωσαν ότι η αντι-φθορά των ρουλεμάν βελτιώθηκε σημαντικά και οι μεμβράνες που εναποτέθηκαν στην επιφάνεια θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν πλήρως τη λειτουργία των πρόσθετων αντι-φθοράς ακραίας πίεσης. Οι Joachim, Franz κ.ά. στη Γερμανία χρησιμοποίησαν την τεχνολογία PVD για την παρασκευή μεμβρανών WC/C που επιδεικνύουν εξαιρετικές ιδιότητες κατά της κόπωσης, υψηλότερες από εκείνες των λιπαντικών που περιέχουν πρόσθετα EP, ένα αποτέλεσμα που ομοίως δίνει τη δυνατότητα αντικατάστασης επιβλαβών πρόσθετων με επιστρώσεις. Οι E. Lugscheider κ.ά. του Ινστιτούτου Επιστήμης Υλικών του Τεχνικού Πανεπιστημίου του Άαχεν, Γερμανία, με χρηματοδότηση από την DFG (Γερμανική Επιτροπή Έρευνας), επέδειξαν σημαντική αύξηση στην αντοχή στην κόπωση μετά την εναπόθεση κατάλληλων μεμβρανών σε χάλυβα 100Cr6 χρησιμοποιώντας τεχνολογία PVD. Επιπλέον, η General Motors των Ηνωμένων Πολιτειών έχει ξεκινήσει... Μεμβράνη εναπόθεσης επιφάνειας γραναζιών αυτοκινήτου τύπου VolvoS80Turbo για βελτίωση της αντοχής σε φθορές λόγω κόπωσης. Η διάσημη εταιρεία Timken κυκλοφόρησε την μεμβράνη επιφάνειας γραναζιών με το όνομα ES200. Το καταχωρημένο εμπορικό σήμα MAXIT gear coating έχει εμφανιστεί στη Γερμανία. Τα καταχωρημένα εμπορικά σήματα Graphit-iC και Dymon-iC αντίστοιχα διατίθενται επίσης στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Ως σημαντικά ανταλλακτικά μηχανικών κιβωτίων ταχυτήτων, τα γρανάζια παίζουν σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία, επομένως έχει πολύ σημαντική πρακτική σημασία η μελέτη της εφαρμογής κεραμικών υλικών σε γρανάζια. Προς το παρόν, τα κεραμικά μηχανικής που εφαρμόζονται στα γρανάζια είναι κυρίως τα ακόλουθα.

1, στρώμα επικάλυψης TiN
1, TiN

Η κεραμική στρώση TiN με ιοντική επίστρωση είναι μια από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες επιφανειακά τροποποιημένες επιστρώσεις με υψηλή σκληρότητα, υψηλή αντοχή πρόσφυσης, χαμηλό συντελεστή τριβής, καλή αντοχή στη διάβρωση κ.λπ. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε διάφορους τομείς, ειδικά στη βιομηχανία εργαλείων και καλουπιών. Ο κύριος λόγος που επηρεάζει την εφαρμογή κεραμικής επίστρωσης σε γρανάζια είναι το πρόβλημα συγκόλλησης μεταξύ της κεραμικής επίστρωσης και του υποστρώματος. Δεδομένου ότι οι συνθήκες εργασίας και οι παράγοντες επιρροής των γραναζιών είναι πολύ πιο περίπλοκες από αυτές των εργαλείων και των καλουπιών, η εφαρμογή μίας μόνο επίστρωσης TiN στην επεξεργασία επιφάνειας γραναζιών είναι πολύ περιορισμένη. Αν και η κεραμική επίστρωση έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής σκληρότητας, του χαμηλού συντελεστή τριβής και της αντοχής στη διάβρωση, είναι εύθραυστη και δύσκολο να επιτευχθεί μια παχύτερη επίστρωση, επομένως χρειάζεται ένα υπόστρωμα υψηλής σκληρότητας και υψηλής αντοχής για να στηρίξει την επίστρωση προκειμένου να αναδείξει τα χαρακτηριστικά της. Επομένως, η κεραμική επίστρωση χρησιμοποιείται κυρίως για επιφάνειες από καρβίδιο και χάλυβα υψηλής ταχύτητας. Το υλικό του γραναζιού είναι μαλακό σε σύγκριση με το κεραμικό υλικό και η διαφορά μεταξύ της φύσης του υποστρώματος και της επίστρωσης είναι μεγάλη, επομένως ο συνδυασμός της επίστρωσης και του υποστρώματος είναι κακός και η επίστρωση δεν επαρκεί για να υποστηρίξει την επίστρωση, καθιστώντας την επίστρωση εύκολη στην πτώση κατά τη χρήση, όχι μόνο δεν μπορεί να εκμεταλλευτεί τα πλεονεκτήματα της κεραμικής επίστρωσης, αλλά τα σωματίδια κεραμικής επίστρωσης που πέφτουν θα προκαλέσουν φθορά από λειαντικά στο γρανάζι, επιταχύνοντας την απώλεια φθοράς του γραναζιού. Η τρέχουσα λύση είναι η χρήση τεχνολογίας επεξεργασίας σύνθετων επιφανειών για τη βελτίωση της σύνδεσης μεταξύ του κεραμικού και του υποστρώματος. Η τεχνολογία επεξεργασίας σύνθετων επιφανειών αναφέρεται στον συνδυασμό φυσικής επίστρωσης εναπόθεσης ατμών και άλλων διαδικασιών ή επιστρώσεων επιφανειακής επεξεργασίας, χρησιμοποιώντας δύο ξεχωριστές επιφάνειες/υποεπιφάνειες για την τροποποίηση της επιφάνειας του υλικού υποστρώματος για την απόκτηση σύνθετων μηχανικών ιδιοτήτων που δεν μπορούν να επιτευχθούν με μία μόνο διαδικασία επεξεργασίας επιφανειών. Η σύνθετη επίστρωση TiN που εναποτίθεται με νιτρίδωση ιόντων και PVD είναι μία από τις πιο ερευνημένες σύνθετες επιστρώσεις. Το υπόστρωμα νιτρίδωσης πλάσματος και η κεραμική σύνθετη επίστρωση TiN έχουν ισχυρό δεσμό και η αντοχή στη φθορά βελτιώνεται σημαντικά.

Το βέλτιστο πάχος της στρώσης μεμβράνης TiN με εξαιρετική αντοχή στη φθορά και συγκόλληση της βάσης της μεμβράνης είναι περίπου 3~4μm. Εάν το πάχος της στρώσης μεμβράνης είναι μικρότερο από 2μm, η αντοχή στη φθορά δεν θα βελτιωθεί σημαντικά. Εάν το πάχος της στρώσης μεμβράνης είναι μεγαλύτερο από 5μm, η συγκόλληση της βάσης της μεμβράνης θα μειωθεί.

2, Πολυστρωματική, πολυσυστατική επίστρωση TiN

Με τη σταδιακή και ευρεία εφαρμογή των επιστρώσεων TiN, υπάρχουν όλο και περισσότερες έρευνες σχετικά με τον τρόπο βελτίωσης και βελτίωσης των επιστρώσεων TiN. Τα τελευταία χρόνια, έχουν αναπτυχθεί επιστρώσεις πολλαπλών συστατικών και πολυστρωματικές επιστρώσεις με βάση δυαδικές επιστρώσεις TiN, όπως Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN/Al2O3, κ.λπ. Με την προσθήκη στοιχείων όπως Al και Si σε επιστρώσεις TiN, η αντοχή στην οξείδωση σε υψηλές θερμοκρασίες και η σκληρότητα των επιστρώσεων μπορούν να βελτιωθούν, ενώ η προσθήκη στοιχείων όπως το Β μπορεί να βελτιώσει τη σκληρότητα και την αντοχή πρόσφυσης των επιστρώσεων.

Λόγω της πολυπλοκότητας της σύνθεσης πολλαπλών συστατικών, υπάρχουν πολλές αντιπαραθέσεις σε αυτή τη μελέτη. Στη μελέτη των επιστρώσεων πολλαπλών συστατικών (Tix,Cr1-x)N, υπάρχει μεγάλη αντιπαράθεση στα αποτελέσματα της έρευνας. Μερικοί πιστεύουν ότι οι επιστρώσεις (Tix,Cr1-x)N βασίζονται στο TiN και το Cr μπορεί να υπάρχει μόνο με τη μορφή στερεού διαλύματος αντικατάστασης στον πίνακα κουκκίδων TiN, αλλά όχι ως ξεχωριστή φάση CrN. Άλλες μελέτες δείχνουν ότι ο αριθμός των ατόμων Cr που αντικαθιστούν άμεσα τα άτομα Ti στις επιστρώσεις (Tix,Cr1-x)N είναι περιορισμένος και το υπόλοιπο Cr υπάρχει σε απλή κατάσταση ή σχηματίζει ενώσεις με N. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η προσθήκη Cr στην επικάλυψη μειώνει το μέγεθος των επιφανειακών σωματιδίων και αυξάνει τη σκληρότητα, και η σκληρότητα της επικάλυψης φτάνει στην υψηλότερη τιμή της όταν το ποσοστό μάζας του Cr φτάνει το 31%, αλλά η εσωτερική τάση της επικάλυψης φτάνει επίσης στη μέγιστη τιμή της.

3, Άλλο στρώμα επικάλυψης

Εκτός από τις συνήθως χρησιμοποιούμενες επιστρώσεις TiN, πολλά διαφορετικά κεραμικά μηχανικής χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση της επιφάνειας των γραναζιών.

(1) Οι Y. Terauchi et al. από την Ιαπωνία μελέτησαν την αντοχή στη φθορά λόγω τριβής κεραμικών γραναζιών από καρβίδιο του τιτανίου ή νιτρίδιο του τιτανίου που εναποτέθηκαν με τη μέθοδο εναπόθεσης ατμών. Τα γρανάζια ενανθράκωσαν και γυάλωσαν για να επιτευχθεί επιφανειακή σκληρότητα περίπου HV720 και τραχύτητα επιφάνειας 2,4 μm πριν από την επικάλυψη, και οι κεραμικές επικαλύψεις παρασκευάστηκαν με χημική εναπόθεση ατμών (CVD) για καρβίδιο του τιτανίου και με φυσική εναπόθεση ατμών (PVD) για νιτρίδιο του τιτανίου, με πάχος κεραμικής μεμβράνης περίπου 2 μm. Οι ιδιότητες τριβής λόγω φθοράς διερευνήθηκαν παρουσία λαδιού και ξηρής τριβής, αντίστοιχα. Διαπιστώθηκε ότι η αντοχή σε τριβή και η αντοχή σε γρατσουνιές της μέγγενης των γραναζιών ενισχύθηκαν σημαντικά μετά την επικάλυψη με κεραμικό.

(2) Η σύνθετη επίστρωση από χημικά επικαλυμμένο Ni-P και TiN παρασκευάστηκε με προ-επικάλυψη Ni-P ως μεταβατικό στρώμα και στη συνέχεια εναπόθεση TiN. Η μελέτη δείχνει ότι η επιφανειακή σκληρότητα αυτής της σύνθετης επίστρωσης έχει βελτιωθεί σε κάποιο βαθμό και η επίστρωση συνδέεται καλύτερα με το υπόστρωμα και έχει καλύτερη αντοχή στη φθορά.

(3) WC/C, λεπτή μεμβράνη B4C
Οι M. Murakawa et al., Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών, Ιαπωνικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας, χρησιμοποίησαν την τεχνολογία PVD για την εναπόθεση λεπτής μεμβράνης WC/C στην επιφάνεια των γραναζιών, και η διάρκεια ζωής της ήταν τριπλάσια από αυτή των συνηθισμένων σβησμένων και τροχισμένων γραναζιών υπό συνθήκες λίπανσης χωρίς λάδι. Οι Franz J et al. χρησιμοποίησαν την τεχνολογία PVD για την εναπόθεση λεπτής μεμβράνης WC/C και B4C στην επιφάνεια των γραναζιών FEZ-A και FEZ-C, και το πείραμα έδειξε ότι η επίστρωση PVD μείωσε σημαντικά την τριβή του γραναζιού, έκανε το γρανάζι λιγότερο ευαίσθητο στη θερμή κόλληση ή κόλληση και βελτίωσε την ικανότητα φέρουσας ικανότητας του γραναζιού.

(4) Μεμβράνες CrN
Οι μεμβράνες CrN είναι παρόμοιες με τις μεμβράνες TiN, καθώς έχουν υψηλότερη σκληρότητα και οι μεμβράνες CrN είναι πιο ανθεκτικές στην οξείδωση σε υψηλές θερμοκρασίες από το TiN, έχουν καλύτερη αντοχή στη διάβρωση, χαμηλότερη εσωτερική τάση από τις μεμβράνες TiN και σχετικά καλύτερη σκληρότητα. Οι Chen Ling και οι συνεργάτες του παρασκεύασαν μια ανθεκτική στη φθορά σύνθετη μεμβράνη TiAlCrN/CrN με εξαιρετική συγκόλληση με βάση τη μεμβράνη στην επιφάνεια του HSS και επίσης πρότειναν τη θεωρία στοίβαξης εξάρσεων της πολυστρωματικής μεμβράνης. Εάν η διαφορά ενέργειας εξάρθρωσης μεταξύ δύο στρωμάτων είναι μεγάλη, η εξάρθρωση που συμβαίνει σε ένα στρώμα θα είναι δύσκολο να διασχίσει τη διεπαφή της στο άλλο στρώμα, σχηματίζοντας έτσι τη στοίβαξη εξάρθρωσης στη διεπαφή και παίζοντας τον ρόλο της ενίσχυσης του υλικού. Οι Zhong Bin και συνεργάτες του μελέτησαν την επίδραση της περιεκτικότητας σε άζωτο στη δομή φάσης και στις ιδιότητες τριβής των μεμβρανών CrNx και η μελέτη έδειξε ότι η κορυφή περίθλασης Cr2N (211) στις μεμβράνες σταδιακά εξασθένησε και η κορυφή CrN (220) σταδιακά ενισχύθηκε με την αύξηση της περιεκτικότητας σε N2, τα μεγάλα σωματίδια στην επιφάνεια της μεμβράνης μειώθηκαν σταδιακά και η επιφάνεια έτεινε να είναι επίπεδη. Όταν ο αερισμός N2 ήταν 25 ml/min (το ρεύμα τόξου της πηγής-στόχου ήταν 75 A), η εναποτιθέμενη μεμβράνη CrN είχε καλή ποιότητα επιφάνειας, καλή σκληρότητα και εξαιρετική αντοχή στη φθορά όταν ο αερισμός N2 ήταν 25 ml/min (το ρεύμα τόξου της πηγής-στόχου είναι 75A, η αρνητική πίεση είναι 100V).

(5) Υπερσκληρή μεμβράνη
Η υπερσκληρή μεμβράνη είναι η στερεά μεμβράνη με σκληρότητα μεγαλύτερη από 40GPa, εξαιρετική αντοχή στη φθορά, αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, χαμηλό συντελεστή τριβής και χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, κυρίως άμορφη μεμβράνη διαμαντιού και μεμβράνη CN. Οι άμορφες μεμβράνες διαμαντιού έχουν άμορφες ιδιότητες, δεν έχουν διατεταγμένη δομή μεγάλης εμβέλειας και περιέχουν μεγάλο αριθμό τετραεδρικών δεσμών CC, επομένως ονομάζονται επίσης τετραεδρικές άμορφες μεμβράνες άνθρακα. Ως είδος άμορφης μεμβράνης άνθρακα, η επίστρωση τύπου διαμαντιού (DLC) έχει πολλές εξαιρετικές ιδιότητες παρόμοιες με το διαμάντι, όπως υψηλή θερμική αγωγιμότητα, υψηλή σκληρότητα, υψηλό μέτρο ελαστικότητας, χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, καλή χημική σταθερότητα, καλή αντοχή στη φθορά και χαμηλό συντελεστή τριβής. Έχει αποδειχθεί ότι η επίστρωση μεμβρανών τύπου διαμαντιού σε επιφάνειες γραναζιών μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής κατά 6 φορές και να βελτιώσει σημαντικά την αντοχή στην κόπωση. Οι μεμβράνες CN, επίσης γνωστές ως άμορφες μεμβράνες άνθρακα-αζώτου, έχουν κρυσταλλική δομή παρόμοια με αυτή των ομοιοπολικών ενώσεων β-Si3N4 και είναι επίσης γνωστές ως β-C3N4. Οι Liu και Cohen κ.ά. Πραγματοποίησαν αυστηρούς θεωρητικούς υπολογισμούς χρησιμοποιώντας υπολογισμούς ψευδοδυναμικής ζώνης από την αρχή της πρώτης φύσης, επιβεβαίωσαν ότι το β-C3N4 έχει μεγάλη ενέργεια σύνδεσης, σταθερή μηχανική δομή, μπορεί να υπάρχει τουλάχιστον μία υποσταθερή κατάσταση και το μέτρο ελαστικότητάς του είναι συγκρίσιμο με το διαμάντι, με καλές ιδιότητες, οι οποίες μπορούν να βελτιώσουν αποτελεσματικά την επιφανειακή σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά του υλικού και να μειώσουν τον συντελεστή τριβής.

(6) Άλλο στρώμα επικάλυψης ανθεκτικό στη φθορά από κράμα
Ορισμένες επιστρώσεις από κράμα ανθεκτικές στη φθορά έχουν επίσης δοκιμαστεί για εφαρμογή σε γρανάζια, για παράδειγμα, η εναπόθεση στρώματος κράματος Ni-P-Co στην επιφάνεια των δοντιών χαλύβδινων γραναζιών 45# είναι ένα στρώμα κράματος για την επίτευξη εξαιρετικά λεπτής οργάνωσης κόκκων, η οποία μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής έως και 1,144~1,533 φορές. Έχει επίσης μελετηθεί ότι το μεταλλικό στρώμα Cu και η επίστρωση κράματος Ni-W εφαρμόζονται στην επιφάνεια των δοντιών του γραναζιού από χυτοσίδηρο κράματος Cu-Cr-P για τη βελτίωση της αντοχής του. Οι επιστρώσεις κράματος Ni-W και Ni-Co εφαρμόζονται στην επιφάνεια των δοντιών του γραναζιού από χυτοσίδηρο HT250 για τη βελτίωση της αντοχής στη φθορά κατά 4~6 φορές σε σύγκριση με το μη επικαλυμμένο γρανάζι.