Tha teicneòlas tasgadh PVD air a bhith ga chleachdadh airson iomadh bliadhna mar theicneòlas ùr airson atharrachadh uachdar, gu h-àraidh teicneòlas còmhdach ian falamh, a tha air leasachadh mòr fhaighinn anns na bliadhnachan mu dheireadh agus a tha a-nis air a chleachdadh gu farsaing ann an làimhseachadh innealan, molltairean, fàinneachan piston, gèaraichean agus co-phàirtean eile. Faodaidh na gèaraichean còmhdaichte a chaidh ullachadh le teicneòlas còmhdach ian falamh an co-èifeachd frithidh a lughdachadh gu mòr, an aghaidh caitheamh agus cuid de dh’ an aghaidh creimeadh a leasachadh, agus tha iad air a bhith nam prìomh fhòcas agus na àite teth rannsachaidh ann an raon teicneòlas neartachadh uachdar gèar.
’S e stàilinn chruthaichte, stàilinn leaghte, iarann leaghte, meatailtean neo-iarannach (copar, alùmanum) agus plastaig na stuthan cumanta a thathas a’ cleachdadh airson gèaraichean. ’S e stàilinn 45, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl a th’ ann an stàilinn sa mhòr-chuid. ’S e stàilinn ìosal-charboin a thathas a’ cleachdadh sa mhòr-chuid ann an 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo. Tha stàilinn chruthaichte air a cleachdadh nas fharsainge ann an gèaraichean air sgàth ’s gu bheil i nas fheàrr, agus mar as trice bidh stàilinn leaghte air a cleachdadh airson gèaraichean a dhèanamh le trast-thomhas > 400mm agus structar iom-fhillte. Tha gèaraichean iarainn leaghte an aghaidh glaodh agus sèididh, ach chan eil iad an aghaidh buaidh agus caitheamh, agus tha iad gu sònraichte freagarrach airson obair sheasmhach. Chan eil an cumhachd ìosal no mòr agus tha cumadh iom-fhillte ann. Faodaidh iad obrachadh fo chumhachan dìth lubrication, agus tha iad freagarrach airson tar-chuir fosgailte. ’S e umha staoin, umha alùmanum-iarann agus aloidh alùmanum tilgte na meatailtean neo-iarainn a thathas a’ cleachdadh gu cumanta, agus thathas gan cleachdadh gu cumanta ann an dèanamh roth-uidheaman no gèaraichean, ach tha na feartan sleamhnachaidh agus frith-fhrithidh bochd, agus chan eil iad freagarrach ach airson gèaraichean aotrom, meadhanach agus aig astar ìosal. Bithear a’ cleachdadh gèaraichean neo-mheatailteach sa mhòr-chuid ann an cuid de raointean le riatanasan sònraichte, leithid lubrication gun ola agus earbsachd àrd. Ann an suidheachaidhean leithid truailleadh ìosal, leithid innealan taighe, uidheam meidigeach, innealan bìdh agus innealan aodaich.
Stuthan còmhdach gèar
Tha stuthan ceirmeag innleadaireachd nan stuthan gealltanach le neart agus cruas àrd, gu sònraichte strì an aghaidh teas sàr-mhath, seoltachd teirmeach ìosal agus leudachadh teirmeach, strì an aghaidh caitheamh àrd agus strì an aghaidh ocsaididh. Tha àireamh mhòr de sgrùdaidhean air sealltainn gu bheil stuthan ceirmeag gu nàdarrach an aghaidh teas agus gu bheil caitheamh ìosal aca air meatailtean. Mar sin, faodaidh cleachdadh stuthan ceirmeag an àite stuthan meatailt airson pàirtean a tha an aghaidh caitheamh beatha an fho-fhilleadh a leasachadh, faodaidh e coinneachadh ri cuid de na stuthan a tha an aghaidh teòthachd àrd agus caitheamh àrd, ioma-ghnìomhach agus riatanasan cruaidh eile. An-dràsta, thathas a’ cleachdadh stuthan ceirmeag innleadaireachd ann an saothrachadh phàirtean a tha an aghaidh teas einnsean, tar-chuir meacanaigeach ann am pàirtean caitheamh, uidheamachd ceimigeach ann am pàirtean a tha an aghaidh creimeadh agus pàirtean seulachaidh, a’ sealltainn barrachd is barrachd thagraidhean farsaing de stuthan ceirmeag.
Tha dùthchannan leasaichte leithid a’ Ghearmailt, Iapan, na Stàitean Aonaichte, an Rìoghachd Aonaichte agus dùthchannan eile a’ cur cudrom mòr air leasachadh agus cleachdadh stuthan ceirmeag innleadaireachd, a’ tasgadh tòrr airgid agus cumhachd-obrach gus teòiridh giollachd agus teicneòlas ceirmeag innleadaireachd a leasachadh. Tha a’ Ghearmailt air prògram leis an ainm “SFB442″ a chur air bhog, agus is e an t-amas aige teicneòlas PVD a chleachdadh gus film iomchaidh a cho-chur air uachdar nam pàirtean gus am meadhan lubricating a dh’ fhaodadh a bhith cronail don àrainneachd agus do chorp an duine a chur na àite. Chleachd PW Gold agus feadhainn eile sa Ghearmailt am maoineachadh bho SFB442 gus teicneòlas PVD a chur an sàs gus filmichean tana a thasgadh air uachdar giùlan rollaidh agus fhuair iad a-mach gun deach coileanadh an-aghaidh caitheamh giùlan rollaidh a leasachadh gu mòr agus gum b’ urrainn dha na filmichean a chaidh a thasgadh air an uachdar gnìomh stuthan cur-ris an-aghaidh caitheamh fo chuideam mòr a chuir an àite gu tur. Chleachd Joachim, Franz et al. sa Ghearmailt teicneòlas PVD gus filmichean WC/C ullachadh a’ nochdadh feartan sàr-mhath an-aghaidh sgìths, nas àirde na feartan lubricating anns a bheil stuthan cur-ris EP, toradh a bheir a’ chomas san aon dòigh stuthan cur-ris cronail a chur an àite le còmhdach. Sheall E. Lugscheider et al. bhon Institiud Saidheans Stuthan, Oilthigh Teicnigeach Aachen, sa Ghearmailt, le maoineachadh bhon DFG (Comisean Rannsachaidh Gearmailteach), àrdachadh mòr ann an strì an aghaidh sgìths às deidh dhaibh filmichean iomchaidh a thasgadh air stàilinn 100Cr6 a’ cleachdadh teicneòlas PVD. A bharrachd air an sin, tha General Motors nan Stàitean Aonaichte air tòiseachadh na… Film tasgaidh uachdar gèar càr de sheòrsa VolvoS80Turbo gus strì an aghaidh sgìths a leasachadh; tha a’ chompanaidh ainmeil Timken air film uachdar gèar ES200 a chuir air bhog; tha còmhdach gèar MAXIT, comharra-malairt clàraichte, air nochdadh sa Ghearmailt; tha còmhdach gèar Graphit-iC agus Dymon-iC fa leth, comharran-malairt clàraichte, rim faighinn san RA cuideachd.
Mar phàirtean a bharrachd cudromach de thar-chur meacanaigeach, tha gèaraichean a’ cluich pàirt chudromach ann an gnìomhachas, agus mar sin tha e glè chudromach sgrùdadh a dhèanamh air mar a thathar a’ cleachdadh stuthan ceirmeag air gèaraichean. An-dràsta, is iad na leanas na prìomh sheòrsaichean ceirmeag innleadaireachd a thathar a’ cleachdadh air gèaraichean.
1. sreath còmhdach TiN
1. TiN
’S e còmhdach ian TiN aon de na còmhdach atharraichte uachdar as fharsainge a thathas a’ cleachdadh le cruas àrd, neart greamachaidh àrd, co-èifeachd frithidh ìosal, deagh sheasamh an aghaidh creimeadh, msaa. Chaidh a chleachdadh gu farsaing ann an grunn raointean, gu sònraichte ann an gnìomhachas innealan is molltairean. Is e am prìomh adhbhar a bheir buaidh air cleachdadh còmhdach ceirmeach air gèaraichean an duilgheadas ceangail eadar còmhdach ceirmeach agus an t-substrate. Leis gu bheil na suidheachaidhean obrach agus na factaran buaidh aig gèaraichean tòrr nas iom-fhillte na an fheadhainn aig innealan agus molltairean, tha cleachdadh aon chòmhdach TiN air làimhseachadh uachdar gèar gu math cuingealaichte. Ged a tha buannachdan aig còmhdach ceirmeach leithid cruas àrd, co-èifeachd frithidh ìosal agus seasamh an aghaidh creimeadh, tha e brisg agus duilich còmhdach nas tiugh fhaighinn, agus mar sin feumaidh e cruas àrd agus substrate neart àrd gus taic a thoirt don chòmhdach gus na feartan aige a chluich. Mar sin, thathas a’ cleachdadh còmhdach ceirmeach sa mhòr-chuid airson uachdar carbide agus stàilinn àrd-astar. Tha stuth a’ ghèar bog an taca ris an stuth ceirmeag, agus tha an diofar eadar nàdar an t-substrate agus a’ chòtaidh mòr, agus mar sin tha an cothlamadh den chòmhdach agus an t-substrate bochd, agus chan eil an còmhdach gu leòr airson taic a thoirt don chòmhdach, a’ dèanamh an còmhdach furasta tuiteam dheth sa phròiseas cleachdaidh, chan e a-mhàin nach urrainn dha buannachdan a’ chòtaidh ceirmeag a chluich, ach bidh na gràineanan còmhdach ceirmeag a thuiteas dheth ag adhbhrachadh caitheamh sgrìobach air a’ ghèar, a’ luathachadh call caitheamh a’ ghèar. Is e am fuasgladh làithreach teicneòlas làimhseachaidh uachdar co-dhèanta a chleachdadh gus an ceangal eadar a’ cheirmeag agus an t-substrate a leasachadh. Tha teicneòlas làimhseachaidh uachdar co-dhèanta a’ toirt iomradh air cothlamadh de chòmhdach tasgadh smùid corporra agus pròiseasan no còmhdach làimhseachaidh uachdar eile, a’ cleachdadh dà uachdar/fo-uachdar fa leth gus uachdar stuth an t-substrate atharrachadh gus feartan meacanaigeach co-dhèanta fhaighinn nach gabh a choileanadh le aon phròiseas làimhseachaidh uachdar. Tha còmhdach co-dhèanta TiN air a thasgadh le nitriding ian agus PVD mar aon de na còmhdach co-dhèanta as motha a chaidh a rannsachadh. Tha ceangal làidir aig an t-substrate nitriding plasma agus còmhdach co-dhèanta ceirmeag TiN agus tha an aghaidh caitheamh air a leasachadh gu mòr.
Is e timcheall air 3 ~ 4 μm an tighead as fheàrr airson sreath film TiN le strì an aghaidh caitheamh agus ceangal bonn film sàr-mhath. Mura h-eil tighead an t-sreath film nas lugha na 2 μm, cha tèid an strì an aghaidh caitheamh a leasachadh gu mòr. Ma tha tighead an t-sreath film nas motha na 5 μm, thèid an ceangal bonn film a lùghdachadh.
2、Còmhdach TiN ioma-fhilleadh, ioma-phàirteach
Le cleachdadh mean air mhean agus air feadh chòtaichean TiN, tha barrachd is barrachd rannsachaidhean ann air mar as urrainnear còtaichean TiN a leasachadh agus a neartachadh. Anns na bliadhnachan mu dheireadh, chaidh còtaichean ioma-phàirteach agus còtaichean ioma-fhilleadh a leasachadh stèidhichte air còtaichean TiN dà-chànanach, leithid Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN/Al2O3, msaa. Le bhith a’ cur eileamaidean leithid Al agus Si ri còtaichean TiN, faodar an aghaidh oxidation aig teòthachd àrd agus cruas nan còtaichean a leasachadh, agus faodaidh cur eileamaidean leithid B cruas agus neart greamachaidh nan còtaichean a leasachadh.
Air sgàth cho iom-fhillte 's a tha an co-dhèanamh ioma-phàirteach, tha mòran connspaid san sgrùdadh seo. Ann an sgrùdadh chòtaichean ioma-phàirteach (Tix,Cr1-x)N, tha connspaid mhòr ann an toraidhean an rannsachaidh. Tha cuid de dhaoine den bheachd gu bheil còtaichean (Tix,Cr1-x)N stèidhichte air TiN, agus nach urrainn dha Cr a bhith ann ach ann an cruth fuasgladh cruaidh ath-chuir ann am maitrís dot TiN, ach chan ann mar ìre CrN air leth. Tha sgrùdaidhean eile a’ sealltainn gu bheil an àireamh de dadaman Cr a tha a’ dol an àite dadaman Ti gu dìreach ann an còtaichean (Tix,Cr1-x)N cuibhrichte, agus gu bheil an Cr a tha air fhàgail ann an staid singilte no a’ cruthachadh choimeasgaidhean le N. Tha na toraidhean deuchainneach a’ sealltainn gu bheil cur Cr ris a’ chòmhdach a’ lughdachadh meud nan gràinean uachdar agus ag àrdachadh a’ chruas, agus gu bheil cruas a’ chòmhdaich a’ ruighinn a luach as àirde nuair a ruigeas ceudad mais Cr 3l%, ach gu bheil cuideam a-staigh a’ chòmhdaich cuideachd a’ ruighinn a luach as àirde.
3, sreath còmhdach eile
A bharrachd air na còtaichean TiN a thathas a’ cleachdadh gu cumanta, thathas a’ cleachdadh mòran de dhiofar cheirmeag innleadaireachd airson neartachadh uachdar gèar.
(1)Rinn Y. Terauchi et al. à Iapan sgrùdadh air an aghaidh ri caitheamh frithidh de ghèaraichean ceirmeag titanium carbide no titanium nitride a chaidh a thasgadh leis an dòigh tasgadh smùid. Chaidh na gèaraichean a charburachadh agus a lìomhadh gus cruas uachdar de mu HV720 agus garbh-uachdar de 2.4 μm a choileanadh mus deach an còmhdach, agus chaidh na còmhdach ceirmeag ullachadh le tasgadh smùid ceimigeach (CVD) airson titanium carbide agus le tasgadh smùid corporra (PVD) airson titanium nitride, le tiugh film ceirmeag de mu 2 μm. Chaidh feartan caitheamh frithidh a sgrùdadh an làthair ola agus frithidh thioram, fa leth. Chaidh a lorg gun deach an aghaidh ribe agus an aghaidh sgrìobadh den bhis gèar a leasachadh gu mòr às deidh còmhdach le ceirmeag.
(2)Chaidh còmhdach co-dhèanta de Ni-P agus TiN còmhdaichte gu ceimigeach ullachadh le bhith a’ ro-chòmhdach Ni-P mar shreath eadar-ghluasaid agus an uairsin a’ cur TiN ann. Tha an sgrùdadh a’ sealltainn gu bheil cruas uachdar a’ chòmhdaich cho-dhèanta seo air a leasachadh gu ìre àraidh, agus gu bheil an còmhdach ceangailte nas fheàrr ris an t-substrate agus gu bheil e nas fheàrr an aghaidh caitheamh.
(3) WC/C, film tana B4C
Chleachd M. Murakawa et al., Roinn Innleadaireachd Meacanaigeach, Institiud Teicneòlais Iapan, teicneòlas PVD gus film tana WC/C a thasgadh air uachdar gèaraichean, agus bha a bheatha seirbheis trì uiread nas fhaide na gèaraichean àbhaisteach air an lasadh agus air an talamh fo chumhachan lubrication gun ola. Chleachd Franz J et al. teicneòlas PVD gus film tana WC/C agus B4C a thasgadh air uachdar gèaraichean FEZ-A agus FEZ-C, agus sheall an deuchainn gun do lughdaich an còmhdach PVD frith-bhualadh a’ ghèir gu mòr, gun do rinn e an gèar nas lugha buailteach do ghleusadh teth no glaodhadh, agus gun do leasaich e comas giùlain luchdan a’ ghèir.
(4) Filmichean CrN
Tha filmichean CrN coltach ri filmichean TiN leis gu bheil cruas nas àirde aca, agus tha filmichean CrN nas seasmhaiche ri oxidation aig teòthachd àrd na TiN, tha strì an aghaidh creimeadh nas fheàrr aca, cuideam a-staigh nas ìsle na filmichean TiN, agus seasmhachd nas fheàrr an coimeas ri sin. Dh’ullaich Chen Ling et al. film co-dhèanta TiAlCrN/CrN a tha an aghaidh caitheamh le ceangal stèidhichte air film sàr-mhath air uachdar HSS, agus mhol iad cuideachd teòiridh cruachadh dì-àiteachaidh film ioma-fhilleadh, ma tha an diofar lùth dì-àiteachaidh eadar dà shreath mòr, bidh e duilich don dì-àiteachadh a tha a’ tachairt ann an aon shreath a dhol tarsainn air an eadar-aghaidh aige a-steach don shreath eile, agus mar sin a’ cruthachadh cruachadh dì-àiteachaidh aig an eadar-aghaidh agus a’ cluich pàirt neartachaidh an stuth. Rinn Zhong Bin et al. sgrùdadh air buaidh susbaint naitridean air structar ìre agus feartan caitheamh frithidh fhilmichean CrNx, agus sheall an sgrùdadh gun do lagaich bàrr diffraction Cr2N (211) anns na filmichean mean air mhean agus gun do dh’àrdaich bàrr CrN (220) mean air mhean le àrdachadh susbaint N2, lùghdaich na mìrean mòra air uachdar an fhilm mean air mhean agus bha an uachdar buailteach a bhith rèidh. Nuair a bha an èadharachadh N2 25 ml/min (b’ e 75 A an sruth arc stòrais targaid), bha deagh chàileachd uachdar, deagh chruas agus strì an aghaidh caitheamh sàr-mhath aig an fhilm CrN a chaidh a thasgadh nuair a bha an èadharachadh N2 25ml/min (b’ e 75A an sruth arc stòrais targaid, tha 100V de chuideam àicheil).
(5) Film ro-chruaidh
Is e film ro-chruaidh am film cruaidh le cruas nas motha na 40GPa, strì an aghaidh caitheamh sàr-mhath, strì an aghaidh teòthachd àrd agus co-èifeachd frithidh ìosal agus co-èifeachd leudachaidh teirmeach ìosal, gu sònraichte film daoimean neo-chruthach agus film CN. Tha feartan neo-chruthach aig filmichean daoimean neo-chruthach, gun structar òrdaichte fad-raoin, agus tha àireamh mhòr de cheanglaichean tetrahedral CC annta, agus mar sin canar filmichean gualain neo-chruthach tetrahedral riutha cuideachd. Mar sheòrsa de fhilm gualain neo-chruthach, tha mòran fheartan sàr-mhath aig còmhdach coltach ri daoimean (DLC) coltach ri daoimean, leithid seoltachd teirmeach àrd, cruas àrd, modulas elastagach àrd, co-èifeachd leudachaidh teirmeach ìosal, deagh sheasmhachd cheimigeach, deagh strì an aghaidh caitheamh agus co-èifeachd frithidh ìosal. Chaidh a shealltainn gum faod còmhdach fhilmichean coltach ri daoimean air uachdar gèar beatha na seirbheis a leudachadh le factar de 6 agus an aghaidh sgìths a leasachadh gu mòr. Tha structar criostail aig filmichean CN, ris an canar cuideachd filmichean gualain-naitridean neo-chruthach, coltach ri structar todhar covalent β-Si3N4 agus tha iad cuideachd air an ainmeachadh mar β-C3N4. Liu agus Cohen et al. a’ dèanamh àireamhachadh teòiridheach teann a’ cleachdadh àireamhachadh còmhlan pseudopotential bhon phrionnsapal ciad-nàdair, dhearbh e gu bheil lùth ceangail mòr aig β-C3N4, structar meacanaigeach seasmhach, co-dhiù aon staid fo-sheasmhach a dh’ fhaodadh a bhith ann, agus gu bheil am modulas leaghanachd aige co-chosmhail ri daoimean, le deagh fheartan, a dh’ fhaodas cruas uachdar agus strì an aghaidh caitheamh an stuth a leasachadh gu h-èifeachdach agus an co-èifeachd frithidh a lughdachadh.
(6) Còmhdach eile a tha an aghaidh caitheamh aloidh
Chaidh feuchainn ri cuid de chòmhdach caitheamh-dhìonach aloidh a chur air gèaraichean cuideachd, mar eisimpleir, tha tasgadh sreath aloidh Ni-P-Co air uachdar fiacail gèaraichean stàilinn 45 # na shreath aloidh gus eagrachadh gràin ultra-mhìn fhaighinn, a dh’ fhaodas an ùine-beatha a leudachadh suas ri 1.144 ~ 1.533 uair. Chaidh sgrùdadh a dhèanamh cuideachd gu bheil sreath meatailt Cu agus còmhdach aloidh Ni-W air an cur air uachdar fiacail gèar iarainn tilgte aloidh Cu-Cr-P gus a neart a leasachadh; tha còmhdach aloidh Ni-W agus Ni-Co air an cur air uachdar fiacail gèar iarainn tilgte HT250 gus an aghaidh caitheamh a leasachadh 4 ~ 6 tursan an taca ris a’ ghèar gun chòmhdach.
Àm puist: 07 Samhain, 2022