Технологияи пӯшонидани асбобҳо

Технологияи ҷойгиркунии PVD солҳои зиёд ҳамчун технологияи нави тағир додани сатҳи рӯизаминӣ, махсусан технологияи пӯшонидани 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. Фишангҳои 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 интиқоли кушод мувофиқ аст. Металлҳои ранга маъмулан биринҷӣ, биринҷӣ-оҳан ва хӯлаи алюминийи рехтагарӣ истифода мешаванд, ки маъмулан дар истеҳсоли турбина ё фишангҳо истифода мешаванд, аммо хосиятҳои лағжиш ва зиддифриксионӣ заифанд, танҳо барои сабук, бори миёна ва фишангҳои пастсуръат. 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 масолеҳи сафолии муҳандиси 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 кардааст, 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. ба таври назаррас такмил дода шуд ва филмҳои дар рӯи замин ҷойгиршуда метавонанд вазифаи иловаҳои зидди фишори шадидро иваз кунанд, Йоахим, Франс ва дигарон дар Олмон барои тайёр кардани филмҳои WC/C, ки нисбат ба маводи молидани дорои иловаҳои EP баландтаранд, истифода бурданд. Лугшейдер ва дигарон аз Институти Илмҳои Маводшиносии Донишгоҳи техникии Аахен, Олмон бо маблағгузории DFG (Комиссияи Тадқиқотии Олмон) афзоиши назарраси муқовимати хастагӣро пас аз гузоштани филмҳои мувофиқ дар пӯлоди 100Cr6 бо истифода аз технологияи PVD нишон доданд. Ширкати машҳури Timken бо номи ES200 филми рӯизаминӣ ба қайд гирифта шудааст.

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 дар муқоиса бо 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 ва дар раванди истифода афтидани рӯйпӯшро осон мекунад, на танҳо бартарии рӯйпӯши сафолиро бозӣ карда наметавонад, балки пӯшиши сафолӣ боиси афтидани зарраҳои гебра мегардад. аз даст додани асбобҳо. Ҳалли ҳозира ин истифодаи технологияи коркарди рӯизаминӣ барои беҳтар кардани пайванди байни сафол ва субстрат мебошад. Технологияи коркарди сатҳи таркибӣ ба омезиши пӯшиши таҳшиншавии буғи 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. Рӯйпӯши 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 қабатҳои бинарии TiN, аз қабили Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN/Al2O3 ва ғайраҳо рӯйпӯшҳои бисёркомпонентӣ ва рӯйпӯшҳои бисёрқабата таҳия карда шуданд. Бо илова кардани элементҳо ба монанди Al ва Si ба рӯйпӯшҳои TiN, муқовимат ба оксидшавӣ ва оксидшавии баланд метавонад такмил дода мешавад, дар ҳоле ки илова кардани унсурҳо ба монанди B метавонад сахтӣ ва устувории часпакро беҳтар созад.

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, ки мустақиман атомҳои Ti-ро дар қабатҳои (Tix,Cr1-x)N иваз мекунанд, маҳдуд аст ва Cr боқимонда дар ҳолати синглӣ мавҷуд аст ё бо N пайвастагиҳоро ба вуҷуд меорад. Натиҷаҳои таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки илова кардани Cr ба рӯйпӯш андозаи зарраҳои рӯизаминиро коҳиш медиҳад ва сахтии онро зиёд мекунад ва сахтии пӯшиш ҳангоми расидан ба дараҷаи баландтарини массаи C%3, 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 тавассути 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, кафедраи мошинсозии Институти технологии Ҷопон, технологияи PVD-ро барои гузоштани плёнкаи тунуки WC/C дар рӯи фишангҳо истифода бурданд ва мӯҳлати хизмати он назар ба фишангҳои оддии хомӯшшуда ва заминӣ дар шароити молидании равған се баробар буд. 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 ПВД ​​соиши фишангро хеле кам карда, фишангро ба ширешидани гарм ё часпак камтар осебпазир мекунад ва қобилияти борбардории фишангро беҳтар мекунад.

(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 плёнкаҳои TiN камтаранд ва сахтии нисбатан беҳтар доранд. Чен Линг ва як филми композитии ба фарсуда тобовар TiAlCrN/CrN бо пайвасти аълои филм дар рӯи HSS омода карда, инчунин назарияи стеккунии дислокатсияи филми бисёрқабатаро пешниҳод карданд, агар фарқияти энергияи дислокатсия байни ду қабат калон бошад, дислокатсияи дар як қабат рух медиҳад, ки интерфейси онро ба қабати дигар убур кардан душвор хоҳад буд. материал. Zhong Bin et таъсири таркиби нитрогенро ба сохтори фазавӣ ва хосиятҳои фарсудашавии плёнкаҳои CrNx омӯхтанд ва тадқиқот нишон дод, ки қуллаи дифраксияи Cr2N (211) дар филмҳо тадриҷан заиф мешавад ва қуллаи CrN (220) тадриҷан бо зиёд шудани миқдори зиёди қисмҳои қабати N2 афзоиш меёбад. ҳамвор шудан майл дошт. Вақте ки аэратсияи N2 25 мл/дақ буд (ҷараёни камони манбаи мақсаднок 75 А буд, плёнкаи CrN гузошташуда сифати хуби рӯизаминӣ, сахтии хуб ва муқовимати аълои фарсудашавӣ дорад, вақте ки аэратсияи N2 25 мл/дақ аст (ҷораи камон манбаи ҳадаф 75А, фишори манфӣ 100 В).

(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 навъ филми карбон аморфӣ, молидани ба алмос монанд (DLC) дорои хосиятҳои аълои ба алмос монанд аст, аз қабили гармии баланд, сахтии баланд, модули чандирии баланд, коэффисиенти пасти васеъшавии гармӣ, устувории хуби кимиёвӣ, муқовимат ба фарсудашавӣ ва коэффисиенти паст. 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 аст, ҳадди аққал як ҳолати зерустувор вуҷуд дошта метавонад ва модули чандирии он бо алмос муқоиса карда мешавад, ки дорои хосиятҳои хуб аст, ки метавонад муқовимати сатҳи маводро коҳиш диҳад ва устувории коэффисиентро самаранок коҳиш диҳад.

(6) Дигар қабати молидани хӯлаи ба фарсудашавии тобовар
Баъзе пӯшишҳои ба фарсуда тобовар хӯлаи низ кӯшиш карда шуданд, ки ба фишанг истифода бурда мешавад, масалан, таҳшиншавии қабати хӯлаи Ni-P-Co дар сатҳи дандон аз 45 # фишангҳои пӯлоди як қабати хӯлаи барои ба даст овардани ташкили ғаллаи ултра-ҷарима, ки метавонад умри то 1.144 ~ 1.533 маротиба дароз кунад. 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.