伺服阀反馈杆耐磨层的制备和性能研究

发布时间：2020-04-08 00:57

【摘要】：精密机械零件在使用过程中由于表面磨损,影响零件可靠性和稳定性。伺服阀反馈杆作为伺服阀的核心部件,在高频率转换过程中容易磨损,造成阀芯容置槽和反馈杆球头之间形成空隙,很大程度上降低了伺服阀反馈杆的反馈精度。为了改善伺服阀反馈杆球头表面的耐磨性,实验采用脉冲磁控溅射技术,以碳化钨(WC)作为改性材料,在弹性合金钢3J1表面制备WC膜层,研究WC对伺服阀反馈杆表面耐磨性的影响状况。实验从三个方面进行研究,首先研究靶电源对WC薄膜的的影响;其次研究偏压电源对WC膜层性能的影响;最后通入Ar/C2H2气体流量比对WC薄膜的影响。实验采用靶电流强度(I)、基体负偏压(Svb)、占空比(δN)和Ar/C2H2气体流量比作为实验工艺参数,并利用台阶仪、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪和耐高温摩擦磨损仪对膜层沉积速率、表面形貌、结构成分、硬度和摩擦磨损性能做了表征。实验结果表明:(1)随着靶电流强度的增加,膜层生长速率呈现逐渐上升的趋势;在基体负偏压Svb=125V时,如果增加有效脉冲宽度,膜层沉积速率呈现先增后减的趋势,并在δN=70%时出现生长速率转变。(2)通过在靶电流强度下的性能对比发现,当I=8A时,制备的WC膜层综合性能最佳,硬度高达1158.37 HV,摩擦系数为0.491;通过在基体负偏压下的性能对比发现,当Svb=75V时,制备的WC膜层综合性能最佳,硬度高达1132HV,摩擦系数为0.450;通过在Ar/C2H2气体流量比的性能对比发现,当Ar/C2H2气体流量比为6:1时,制备的WC膜硬度最高为1171.23HV,摩擦系数为0.436,当Ar/C2H2气体流量比为1:1时,制备的WC膜摩擦系数最低为0.295,硬度为940.53HV;整体综合性能对比发现,加入基体负偏压和通入乙炔气体可以提高膜层耐磨性能。
【图文】：

示意图,碳化钨,晶体结构

料的性能获得的多样化、复合化有十分重要的意义。逡逑１＿２．２碳化钨薄膜性能逡逑碳化钨（ＷＣ）为六方晶体结构，ＷＣ晶体结构示意图如图１．１所示。ＷＣ本身性逡逑能具有与金刚石相近的硬度，但表现为较高的脆性［１４］，通常会添加粘合剂进行改善。在逡逑制备过程发现ＷＣ粒度对表面性能也有影响，不同粒度的ＷＣ，在硬质合金的应用中不逡逑同。在精加工合金时，采用超细亚细颗粒ＷＣ；在耐冲击工具、粗加工合金时，采用中逡逑颗粒ＷＣ；在高速、重载情况下，采用粗颗粒ＷＣ；在强调耐磨性能时，采用超细亚细逡逑颗粒ＷＣ作为原料。逡逑金属的失效往往都是由金属表面开始的，采用适当的表面处理方法，可以减缓磨逡逑损、腐蚀、疲劳强度与断裂等，也可以使腐蚀引起的失效减少１５％？３５％，磨损引起的失逡逑效减少３０％左右［１５］。在研究时发现，ＷＣ涂层对改善工件表面的性能有很好的作用，，通逡逑常利用ＷＣ能够显著提高工件表面的硬度

脉冲波形,单向脉冲,双向脉冲,直流脉冲

早期的直流溅射技术仅利用两极之间辉光放电产生的正离子轰击靶材来实现薄膜沉积，但离化率较低，沉积速率不高，同时，材料应用也受到限制。后电场中加入磁场，形成电磁正交场，共同作用电子，改变了电子的运行轨迹，增电粒子与气体分子的碰撞几率，提升气体离化率，用以提高派射速率。加入磁仅能够提升离化率，而且对于基体材料来说，电子在磁场和电场作用下被束缚在靶面附近，大大降低了在电子轰击基体导致温升过快的现象。可以说直流磁控溉射技在二极、三极溅射技术改良而来，但这种测射技术在溅射稳定化合物时容易造成靶毒。因此，人们以具有矩形波的脉冲电源的形式替代直流电源形成脉冲磁控溅Ｐｕｌｓｅ邋Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ邋Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ，ＰＭＳ）的沉积方法［８’９］，不但可以消除靶中毒现象、而且提高溅射速率、扩展派射材料取材等。在绝缘材料的应用中，可以降低溅射过程中速度过快、优化膜层表面质量等［４６，４＇常用的脉冲电源采用矩形波型单向脉冲或冲，如图２．１所示为溅射靶电源输出的脉冲波形图。逡逑ａｕ广⑷逡逑
【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH137.5;TG174.4

【参考文献】