เทคโนโลยีการเคลือบเฟือง

เทคโนโลยีการเคลือบ PVD ได้ถูกนำไปใช้งานมานานหลายปีในฐานะเทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวใหม่ โดยเฉพาะเทคโนโลยีการเคลือบไอออนสูญญากาศ ซึ่งได้รับการพัฒนาอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และปัจจุบันใช้กันอย่างแพร่หลายในการบำบัดเครื่องมือ แม่พิมพ์ แหวนลูกสูบ เฟือง และส่วนประกอบอื่นๆ เฟืองเคลือบที่เตรียมโดยเทคโนโลยีการเคลือบไอออนสูญญากาศสามารถลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานได้อย่างมาก ปรับปรุงการป้องกันการสึกหรอและการป้องกันการกัดกร่อนในระดับหนึ่ง และได้กลายเป็นจุดสนใจและจุดสำคัญของการวิจัยในสาขาเทคโนโลยีการเสริมความแข็งแรงพื้นผิวเฟือง

วัสดุทั่วไปที่ใช้สำหรับเฟืองส่วนใหญ่ ได้แก่ เหล็กดัด เหล็กหล่อ เหล็กหล่อ โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (ทองแดง อลูมิเนียม) และพลาสติก เหล็กส่วนใหญ่ได้แก่ เหล็ก 45, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB, 38CrMoAl เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำส่วนใหญ่ใช้ใน 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo เหล็กดัดใช้กันอย่างแพร่หลายในเฟืองเนื่องจากมีประสิทธิภาพที่ดีกว่า ในขณะที่เหล็กหล่อมักใช้ในการผลิตเฟืองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 400 มม. และโครงสร้างที่ซับซ้อน เฟืองเหล็กหล่อทนต่อการติดกาวและการเกิดหลุม แต่ขาดแรงกระแทกและความต้านทานการสึกหรอ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการทำงานที่มั่นคง กำลังไม่ใช่ความเร็วต่ำหรือขนาดใหญ่และรูปร่างที่ซับซ้อน สามารถทำงานภายใต้สภาวะที่ไม่มีการหล่อลื่น เหมาะสำหรับการส่งกำลังแบบเปิด โลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่ใช้กันทั่วไปคือบรอนซ์ดีบุก บรอนซ์อลูมิเนียม-เหล็ก และโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อ ซึ่งมักใช้ในการผลิตกังหันหรือเฟือง แต่คุณสมบัติการเลื่อนและแรงเสียดทานไม่ดี ใช้ได้เฉพาะกับเฟืองเบา ปานกลาง และความเร็วต่ำเท่านั้น เฟืองวัสดุที่ไม่ใช่โลหะส่วนใหญ่ใช้ในบางสาขาที่มีข้อกำหนดพิเศษ เช่น การหล่อลื่นแบบปราศจากน้ำมันและความน่าเชื่อถือสูง สาขาที่มีเงื่อนไข เช่น มลพิษต่ำ เช่น เครื่องใช้ในครัวเรือน อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องจักรอาหาร และเครื่องจักรสิ่งทอ

วัสดุเคลือบเฟือง

วัสดุเซรามิกวิศวกรรมเป็นวัสดุที่มีแนวโน้มสูงมากโดยมีความแข็งแรงและความแข็งสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งทนความร้อนได้ดีเยี่ยม การนำความร้อนและการขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ ทนทานต่อการสึกหรอและทนต่อการเกิดออกซิเดชันสูง การศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าวัสดุเซรามิกทนความร้อนโดยธรรมชาติและสึกหรอโลหะน้อย ดังนั้น การใช้วัสดุเซรามิกแทนวัสดุโลหะสำหรับชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการสึกหรอสามารถปรับปรุงอายุการใช้งานของชิ้นส่วนแรงเสียดทานได้ สามารถตอบสนองความต้องการวัสดุที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและการสึกหรอสูงได้ มีคุณสมบัติหลายอย่างและข้อกำหนดที่เข้มงวดอื่นๆ ในปัจจุบัน วัสดุเซรามิกวิศวกรรมถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนทนความร้อนของเครื่องยนต์ เกียร์กลในชิ้นส่วนที่สึกหรอ อุปกรณ์เคมีในชิ้นส่วนที่ทนต่อการกัดกร่อน และชิ้นส่วนปิดผนึก แสดงให้เห็นถึงแนวโน้มการใช้วัสดุเซรามิกอย่างกว้างขวางมากขึ้นเรื่อยๆ

ประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น เยอรมนี ญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร และประเทศอื่นๆ ให้ความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาและการประยุกต์ใช้ของวัสดุเซรามิกวิศวกรรม โดยลงทุนเงินและกำลังคนเป็นจำนวนมากเพื่อพัฒนาทฤษฎีการประมวลผลและเทคโนโลยีของเซรามิกวิศวกรรม ประเทศเยอรมนีได้เปิดตัวโปรแกรมที่เรียกว่า "SFB442" ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้เทคโนโลยี PVD เพื่อสังเคราะห์ฟิล์มที่เหมาะสมบนพื้นผิวของชิ้นส่วนเพื่อทดแทนสารหล่อลื่นที่อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและร่างกายมนุษย์ PW Gold และบริษัทอื่นๆ ในประเทศเยอรมนีใช้เงินทุนจาก SFB442 เพื่อนำเทคโนโลยี PVD มาใช้ในการเคลือบฟิล์มบางบนพื้นผิวของตลับลูกปืนกลิ้ง และพบว่าประสิทธิภาพการป้องกันการสึกหรอของตลับลูกปืนกลิ้งได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ และฟิล์มที่เคลือบบนพื้นผิวสามารถแทนที่ฟังก์ชันของสารเติมแต่งป้องกันการสึกหรอจากแรงกดสูงได้อย่างสมบูรณ์ Joachim, Franz และคณะในประเทศเยอรมนีใช้เทคโนโลยี PVD ในการเตรียมฟิล์ม WC/C ที่มีคุณสมบัติป้องกันความเมื่อยล้าได้ดีกว่าน้ำมันหล่อลื่นที่มีสารเติมแต่ง EP ซึ่งให้ความเป็นไปได้ในการแทนที่สารเติมแต่งที่เป็นอันตรายด้วยสารเคลือบเช่นเดียวกัน E. Lugscheider และคณะจากสถาบันวิทยาศาสตร์วัสดุ มหาวิทยาลัยเทคนิคอาเคิน ประเทศเยอรมนี ซึ่งได้รับเงินทุนจาก DFG (GermanResearch Commission) ได้แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของความต้านทานความเมื่อยล้าหลังจากเคลือบฟิล์มที่เหมาะสม เหล็ก 100Cr6 ที่ใช้เทคโนโลยี PVD นอกจากนี้ General Motors ของสหรัฐอเมริกาได้เริ่มใช้ฟิล์มเคลือบผิวเฟืองรถยนต์ประเภท VolvoS80Turbo เพื่อปรับปรุงความต้านทานการเกิดหลุมจากความล้า บริษัท Timken ที่มีชื่อเสียงได้เปิดตัวฟิล์มเคลือบผิวเฟืองชื่อ ES200 เครื่องหมายการค้าจดทะเบียน MAXIT ปรากฏขึ้นในเยอรมนี เครื่องหมายการค้าจดทะเบียน Graphit-iC และ Dymon-iC ตามลำดับ การเคลือบเฟืองที่มีเครื่องหมายการค้าจดทะเบียน Graphit-iC และ Dymon-iC ก็มีจำหน่ายในสหราชอาณาจักรเช่นกัน

เนื่องจากเกียร์เป็นชิ้นส่วนอะไหล่ที่สำคัญของระบบส่งกำลังเชิงกล จึงมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรม ดังนั้น การศึกษาการประยุกต์ใช้เซรามิกกับเกียร์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในปัจจุบัน เซรามิกวิศวกรรมที่นำมาใช้กับเกียร์มีดังต่อไปนี้เป็นหลัก

1、ชั้นเคลือบ TiN
1、ดีบุก

ชั้นเคลือบเซรามิก TiN แบบไอออนเป็นหนึ่งในสารเคลือบพื้นผิวที่ปรับเปลี่ยนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด โดยมีความแข็งสูง ความแข็งแรงในการยึดเกาะสูง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี เป็นต้น มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลากหลายสาขา โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมเครื่องมือและแม่พิมพ์ เหตุผลหลักที่ส่งผลต่อการใช้สารเคลือบเซรามิกบนเฟืองคือปัญหาการยึดติดระหว่างสารเคลือบเซรามิกและพื้นผิว เนื่องจากสภาพการทำงานและปัจจัยที่มีอิทธิพลของเฟืองมีความซับซ้อนมากกว่าเครื่องมือและแม่พิมพ์มาก การใช้สารเคลือบ TiN เพียงชนิดเดียวในการเคลือบผิวเฟืองจึงมีข้อจำกัดอย่างมาก แม้ว่าสารเคลือบเซรามิกจะมีข้อดีคือมีความแข็งสูง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และทนต่อการกัดกร่อน แต่ก็เปราะและยากต่อการได้สารเคลือบที่หนากว่า ดังนั้นจึงต้องใช้พื้นผิวที่มีความแข็งสูงและความแข็งแรงสูงเพื่อรองรับสารเคลือบเพื่อให้มีคุณสมบัติ ดังนั้น สารเคลือบเซรามิกจึงส่วนใหญ่ใช้สำหรับพื้นผิวคาร์ไบด์และเหล็กกล้าความเร็วสูง วัสดุเกียร์มีความอ่อนนุ่มเมื่อเทียบกับวัสดุเซรามิก และความแตกต่างระหว่างลักษณะของพื้นผิวและการเคลือบนั้นมีขนาดใหญ่ ดังนั้น การรวมกันของการเคลือบและพื้นผิวจึงไม่ดี และการเคลือบไม่เพียงพอที่จะรองรับการเคลือบ ทำให้การเคลือบหลุดออกได้ง่ายในระหว่างการใช้งาน ไม่เพียงแต่ไม่สามารถใช้ข้อดีของการเคลือบเซรามิกได้เท่านั้น แต่อนุภาคของการเคลือบเซรามิกที่หลุดออกยังทำให้เกิดการสึกหรอแบบเสียดสีกับเกียร์ ทำให้การสึกหรอของเกียร์ลดลงเร็วขึ้น วิธีแก้ปัญหาในปัจจุบันคือการใช้เทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิวแบบผสมเพื่อปรับปรุงพันธะระหว่างเซรามิกและพื้นผิว เทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิวแบบผสมหมายถึงการรวมกันของการเคลือบการสะสมไอทางกายภาพและกระบวนการหรือการเคลือบพื้นผิวอื่นๆ โดยใช้พื้นผิว/พื้นผิวใต้ผิวแยกกันสองพื้นผิวเพื่อปรับเปลี่ยนพื้นผิวของวัสดุพื้นผิวเพื่อให้ได้คุณสมบัติเชิงกลแบบผสมที่ไม่สามารถทำได้ด้วยกระบวนการเคลือบพื้นผิวแบบเดียว การเคลือบคอมโพสิต TiN ที่สะสมโดยการไนไตรดิ้งไอออนและ PVD เป็นหนึ่งในการเคลือบคอมโพสิตที่ได้รับการวิจัยมากที่สุด พื้นผิวไนไตรดิ้งพลาสม่าและการเคลือบเซรามิกคอมโพสิต TiN มีพันธะที่แข็งแกร่งและความต้านทานการสึกหรอได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ

ความหนาที่เหมาะสมของชั้นฟิล์ม TiN ที่มีความทนทานต่อการสึกหรอและการยึดติดฐานฟิล์มที่ดีเยี่ยมคือประมาณ 3~4μm หากความหนาของชั้นฟิล์มน้อยกว่า 2μm ความต้านทานการสึกหรอจะไม่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ หากความหนาของชั้นฟิล์มมากกว่า 5μm การยึดติดฐานฟิล์มจะลดลง

2、การเคลือบ TiN หลายชั้นและหลายส่วนประกอบ

ด้วยการประยุกต์ใช้สารเคลือบ TiN อย่างค่อยเป็นค่อยไปและแพร่หลาย จึงมีการศึกษาวิจัยมากขึ้นเรื่อยๆ เกี่ยวกับวิธีการปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพสารเคลือบ TiN ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สารเคลือบหลายส่วนประกอบและสารเคลือบหลายชั้นได้รับการพัฒนาขึ้นโดยอิงจากสารเคลือบ TiN แบบไบนารี เช่น Ti-CN, Ti-CNB, Ti-Al-N, Ti-BN, (Tix,Cr1-x)N, TiN/Al2O3 เป็นต้น การเพิ่มธาตุต่างๆ เช่น Al และ Si ลงในสารเคลือบ TiN จะทำให้สามารถปรับปรุงความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงและความแข็งของสารเคลือบได้ ในขณะที่การเพิ่มธาตุต่างๆ เช่น B จะช่วยปรับปรุงความแข็งและความแข็งแรงในการยึดเกาะของสารเคลือบได้

เนื่องจากความซับซ้อนขององค์ประกอบหลายองค์ประกอบ จึงมีข้อโต้แย้งมากมายในการศึกษานี้ ในการศึกษาสารเคลือบหลายองค์ประกอบ (Tix,Cr1-x)N มีข้อโต้แย้งอย่างมากในผลการวิจัย บางคนเชื่อว่าสารเคลือบ (Tix,Cr1-x)N มีพื้นฐานมาจาก TiN และ Cr สามารถมีอยู่ได้เฉพาะในรูปแบบของสารละลายของแข็งทดแทนในเมทริกซ์จุด TiN เท่านั้น แต่ไม่สามารถอยู่เป็นเฟส CrN แยกกันได้ การศึกษาวิจัยอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าจำนวนอะตอม Cr ที่เข้ามาแทนที่อะตอม Ti โดยตรงในสารเคลือบ (Tix,Cr1-x)N นั้นมีจำกัด และ Cr ที่เหลือจะอยู่ในสถานะซิงเกลต์หรือสร้างสารประกอบกับ N ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการเติม Cr ลงในสารเคลือบจะลดขนาดอนุภาคบนพื้นผิวและเพิ่มความแข็ง และความแข็งของสารเคลือบจะถึงค่าสูงสุดเมื่อเปอร์เซ็นต์มวลของ Cr ถึง 31% แต่ความเค้นภายในของสารเคลือบก็ถึงค่าสูงสุดเช่นกัน

3、ชั้นเคลือบอื่นๆ

นอกเหนือจากการเคลือบ TiN ที่ใช้กันทั่วไปแล้ว ยังมีการใช้เซรามิกวิศวกรรมที่แตกต่างกันอีกหลายชนิดสำหรับการเสริมความแข็งแรงให้กับพื้นผิวเฟือง

(1)Y. Terauchi และคณะจากประเทศญี่ปุ่นศึกษาความต้านทานต่อการสึกหรอจากแรงเสียดทานของเฟืองเซรามิกไททาเนียมคาร์ไบด์หรือไททาเนียมไนไตรด์ที่สะสมโดยวิธีการสะสมด้วยไอ เฟืองได้รับการเติมคาร์บูไรซ์และขัดเงาเพื่อให้ได้ความแข็งของพื้นผิวประมาณ HV720 และความหยาบของพื้นผิว 2.4 ไมโครเมตรก่อนการเคลือบ และเตรียมการเคลือบเซรามิกด้วยการสะสมไอเคมี (CVD) สำหรับไททาเนียมคาร์ไบด์และการสะสมไอทางกายภาพ (PVD) สำหรับไททาเนียมไนไตรด์ โดยมีความหนาของฟิล์มเซรามิกประมาณ 2 ไมโครเมตร คุณสมบัติการสึกหรอจากแรงเสียดทานได้รับการตรวจสอบในสภาพที่มีน้ำมันและแรงเสียดทานแบบแห้งตามลำดับ พบว่าความต้านทานการสึกกร่อนและความต้านทานการขีดข่วนของตัวจับเฟืองเพิ่มขึ้นอย่างมากหลังจากการเคลือบด้วยเซรามิก

(2) การเคลือบแบบผสมของ Ni-P และ TiN ที่เคลือบด้วยสารเคมีเตรียมขึ้นโดยการเคลือบ Ni-P ล่วงหน้าเป็นชั้นเปลี่ยนผ่านแล้วจึงเคลือบ TiN การศึกษาแสดงให้เห็นว่าความแข็งของพื้นผิวของการเคลือบแบบผสมนี้ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นในระดับหนึ่ง และการเคลือบนั้นยึดติดกับพื้นผิวได้ดีขึ้นและมีความทนทานต่อการสึกหรอที่ดีขึ้น

(3) ฟิล์มบาง WC/C, B4C
M. Murakawa และคณะ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล สถาบันเทคโนโลยีแห่งประเทศญี่ปุ่น ใช้เทคโนโลยี PVD ในการเคลือบฟิล์มบาง WC/C บนพื้นผิวของเฟืองเกียร์ และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเฟืองเกียร์ธรรมดาที่ผ่านการชุบแข็งและเจียรด้วยน้ำมันถึง 3 เท่า ภายใต้สภาวะการหล่อลื่นแบบปราศจากน้ำมัน Franz J และคณะ ใช้เทคโนโลยี PVD ในการเคลือบฟิล์มบาง WC/C และ B4C บนพื้นผิวของเฟืองเกียร์ FEZ-A และ FEZ-C จากการทดลองพบว่าการเคลือบ PVD ช่วยลดแรงเสียดทานของเฟืองเกียร์ได้อย่างมาก ทำให้เฟืองเกียร์ไวต่อการติดกาวร้อนหรือการติดกาวน้อยลง และปรับปรุงความสามารถในการรับน้ำหนักของเฟืองเกียร์

(4) ฟิล์ม CrN
ฟิล์ม CrN มีลักษณะคล้ายกับฟิล์ม TiN ตรงที่มีความแข็งสูงกว่า และฟิล์ม CrN ทนต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงได้ดีกว่า TiN มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีกว่า มีแรงเค้นภายในต่ำกว่าฟิล์ม TiN และมีความเหนียวที่ดีกว่าเมื่อเทียบกัน Chen Ling และคณะได้เตรียมฟิล์มคอมโพสิต TiAlCrN/CrN ที่ทนทานต่อการสึกหรอพร้อมการยึดติดแบบฟิล์มบนพื้นผิว HSS ที่ยอดเยี่ยม และได้เสนอทฤษฎีการซ้อนของการเคลื่อนที่ของฟิล์มหลายชั้น หากความแตกต่างของพลังงานการเคลื่อนที่ระหว่างสองชั้นมีค่ามาก การเคลื่อนตัวที่เกิดขึ้นในชั้นหนึ่งจะข้ามอินเทอร์เฟซไปยังอีกชั้นหนึ่งได้ยาก จึงเกิดการซ้อนของการเคลื่อนที่ที่อินเทอร์เฟซและมีบทบาทในการเสริมความแข็งแรงให้กับวัสดุ Zhong Bin และคณะได้ศึกษาผลกระทบของปริมาณไนโตรเจนต่อโครงสร้างเฟสและคุณสมบัติการสึกกร่อนจากแรงเสียดทานของฟิล์ม CrNx และการศึกษาดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าค่าพีคของการเลี้ยวเบนของ Cr2N (211) ในฟิล์มจะค่อยๆ อ่อนลง และค่าพีคของ CrN (220) จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามปริมาณ N2 ที่เพิ่มขึ้น อนุภาคขนาดใหญ่บนพื้นผิวฟิล์มจะค่อยๆ ลดลง และพื้นผิวจะมีแนวโน้มที่จะแบนราบ เมื่อการเติมอากาศด้วย N2 อยู่ที่ 25 มล./นาที (กระแสอาร์กของแหล่งเป้าหมายคือ 75 แอมแปร์ ฟิล์ม CrN ที่สะสมจะมีคุณภาพพื้นผิวที่ดี มีความแข็งที่ดี และมีความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยมเมื่อการเติมอากาศด้วย N2 อยู่ที่ 25 มล./นาที (กระแสอาร์กของแหล่งเป้าหมายคือ 75 แอมแปร์ แรงดันลบคือ 100 โวลต์)

(5) ฟิล์มซุปเปอร์ฮาร์ด
ฟิล์ม Superhard เป็นฟิล์มแข็งที่มีความแข็งมากกว่า 40GPa ทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยม ทนต่ออุณหภูมิสูง และมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ โดยส่วนใหญ่เป็นฟิล์มเพชรอสัณฐานและฟิล์ม CN ฟิล์มเพชรอสัณฐานมีคุณสมบัติแบบอสัณฐาน ไม่มีโครงสร้างที่สั่งการระยะไกล และมีพันธะเตตระฮีดรัล CC จำนวนมาก จึงเรียกอีกอย่างว่าฟิล์มคาร์บอนอสัณฐานเตตระฮีดรัล ในฐานะฟิล์มคาร์บอนอสัณฐานชนิดหนึ่ง การเคลือบแบบเพชร (DLC) มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมหลายประการที่คล้ายกับเพชร เช่น การนำความร้อนสูง ความแข็งสูง โมดูลัสความยืดหยุ่นสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ ความเสถียรทางเคมีที่ดี ทนทานต่อการสึกหรอดี และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าการเคลือบฟิล์มแบบเพชรบนพื้นผิวของเฟืองสามารถยืดอายุการใช้งานได้ 6 เท่า และปรับปรุงความต้านทานความเมื่อยล้าได้อย่างมีนัยสำคัญ ฟิล์ม CN หรือที่เรียกว่าฟิล์มคาร์บอน-ไนโตรเจนอสัณฐาน มีโครงสร้างผลึกคล้ายกับสารประกอบโควาเลนต์ β-Si3N4 และเรียกอีกอย่างว่า β-C3N4 Liu และ Cohen และคณะได้ดำเนินการคำนวณทางทฤษฎีอย่างเข้มงวดโดยใช้การคำนวณแถบศักย์เทียมจากหลักการธรรมชาติแรก ยืนยันว่า β-C3N4 มีพลังงานยึดเหนี่ยวขนาดใหญ่ โครงสร้างเชิงกลที่เสถียร สามารถมีสถานะย่อยเสถียรอย่างน้อยหนึ่งสถานะ และโมดูลัสยืดหยุ่นนั้นเทียบได้กับเพชร ซึ่งมีคุณสมบัติที่ดี ซึ่งสามารถปรับปรุงความแข็งของพื้นผิวและความต้านทานการสึกหรอของวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน

(6) ชั้นเคลือบทนทานต่อการสึกหรอของโลหะผสมอื่น ๆ
นอกจากนี้ ยังมีการพยายามใช้สารเคลือบป้องกันการสึกหรอของโลหะผสมบางชนิดกับเฟือง เช่น การเคลือบชั้นโลหะผสม Ni-P-Co บนผิวฟันของเฟืองเหล็ก 45# เพื่อให้ได้ชั้นโลหะผสมที่จัดระเบียบเมล็ดพืชได้ละเอียดมาก ซึ่งสามารถยืดอายุการใช้งานได้ถึง 1.144~1.533 เท่า นอกจากนี้ยังมีการศึกษาด้วยว่ามีการใช้ชั้นโลหะ Cu และการเคลือบโลหะผสม Ni-W บนผิวฟันของเฟืองเหล็กหล่อโลหะผสม Cu-Cr-P เพื่อเพิ่มความแข็งแรง การเคลือบโลหะผสม Ni-W และ Ni-Co บนผิวฟันของเฟืองเหล็กหล่อ HT250 เพื่อปรับปรุงความทนทานต่อการสึกหรอได้ 4~6 เท่าเมื่อเทียบกับเฟืองที่ไม่ได้เคลือบ