【摘要】：精密機(jī)械零件在使用過(guò)程中由于表面磨損,影響零件可靠性和穩(wěn)定性。伺服閥反饋桿作為伺服閥的核心部件,在高頻率轉(zhuǎn)換過(guò)程中容易磨損,造成閥芯容置槽和反饋桿球頭之間形成空隙,很大程度上降低了伺服閥反饋桿的反饋精度。為了改善伺服閥反饋桿球頭表面的耐磨性,實(shí)驗(yàn)采用脈沖磁控濺射技術(shù),以碳化鎢(WC)作為改性材料,在彈性合金鋼3J1表面制備WC膜層,研究WC對(duì)伺服閥反饋桿表面耐磨性的影響狀況。實(shí)驗(yàn)從三個(gè)方面進(jìn)行研究,首先研究靶電源對(duì)WC薄膜的的影響;其次研究偏壓電源對(duì)WC膜層性能的影響;最后通入Ar/C2H2氣體流量比對(duì)WC薄膜的影響。實(shí)驗(yàn)采用靶電流強(qiáng)度(I)、基體負(fù)偏壓(Svb)、占空比(δN)和Ar/C2H2氣體流量比作為實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù),并利用臺(tái)階儀、原子力顯微鏡(AFM)、X射線衍射儀(XRD)、顯微硬度儀和耐高溫摩擦磨損儀對(duì)膜層沉積速率、表面形貌、結(jié)構(gòu)成分、硬度和摩擦磨損性能做了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)隨著靶電流強(qiáng)度的增加,膜層生長(zhǎng)速率呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì);在基體負(fù)偏壓Svb=125V時(shí),如果增加有效脈沖寬度,膜層沉積速率呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì),并在δN=70%時(shí)出現(xiàn)生長(zhǎng)速率轉(zhuǎn)變。(2)通過(guò)在靶電流強(qiáng)度下的性能對(duì)比發(fā)現(xiàn),當(dāng)I=8A時(shí),制備的WC膜層綜合性能最佳,硬度高達(dá)1158.37 HV,摩擦系數(shù)為0.491;通過(guò)在基體負(fù)偏壓下的性能對(duì)比發(fā)現(xiàn),當(dāng)Svb=75V時(shí),制備的WC膜層綜合性能最佳,硬度高達(dá)1132HV,摩擦系數(shù)為0.450;通過(guò)在Ar/C2H2氣體流量比的性能對(duì)比發(fā)現(xiàn),當(dāng)Ar/C2H2氣體流量比為6:1時(shí),制備的WC膜硬度最高為1171.23HV,摩擦系數(shù)為0.436,當(dāng)Ar/C2H2氣體流量比為1:1時(shí),制備的WC膜摩擦系數(shù)最低為0.295,硬度為940.53HV;整體綜合性能對(duì)比發(fā)現(xiàn),加入基體負(fù)偏壓和通入乙炔氣體可以提高膜層耐磨性能。
【圖文】：

料的性能獲得的多樣化、復(fù)合化有十分重要的意義。逡逑１＿２．２碳化鎢薄膜性能逡逑碳化鎢（ＷＣ）為六方晶體結(jié)構(gòu)，ＷＣ晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖１．１所示。ＷＣ本身性逡逑能具有與金剛石相近的硬度，但表現(xiàn)為較高的脆性［１４］，通常會(huì)添加粘合劑進(jìn)行改善。在逡逑制備過(guò)程發(fā)現(xiàn)ＷＣ粒度對(duì)表面性能也有影響，不同粒度的ＷＣ，在硬質(zhì)合金的應(yīng)用中不逡逑同。在精加工合金時(shí)，采用超細(xì)亞細(xì)顆粒ＷＣ；在耐沖擊工具、粗加工合金時(shí)，采用中逡逑顆粒ＷＣ；在高速、重載情況下，采用粗顆粒ＷＣ；在強(qiáng)調(diào)耐磨性能時(shí)，采用超細(xì)亞細(xì)逡逑顆粒ＷＣ作為原料。逡逑金屬的失效往往都是由金屬表面開(kāi)始的，采用適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚矸椒�，可以減緩磨逡逑損、腐蝕、疲勞強(qiáng)度與斷裂等，也可以使腐蝕引起的失效減少１５％？３５％，磨損引起的失逡逑效減少３０％左右［１５］。在研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，ＷＣ涂層對(duì)改善工件表面的性能有很好的作用，，通逡逑常利用ＷＣ能夠顯著提高工件表面的硬度

早期的直流濺射技術(shù)僅利用兩極之間輝光放電產(chǎn)生的正離子轟擊靶材來(lái)實(shí)現(xiàn)薄膜沉積，但離化率較低，沉積速率不高，同時(shí)，材料應(yīng)用也受到限制。后電場(chǎng)中加入磁場(chǎng)，形成電磁正交場(chǎng)，共同作用電子，改變了電子的運(yùn)行軌跡，增電粒子與氣體分子的碰撞幾率，提升氣體離化率，用以提高派射速率。加入磁僅能夠提升離化率，而且對(duì)于基體材料來(lái)說(shuō)，電子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)作用下被束縛在靶面附近，大大降低了在電子轟擊基體導(dǎo)致溫升過(guò)快的現(xiàn)象。可以說(shuō)直流磁控溉射技在二極、三極濺射技術(shù)改良而來(lái)，但這種測(cè)射技術(shù)在濺射穩(wěn)定化合物時(shí)容易造成靶毒。因此，人們以具有矩形波的脈沖電源的形式替代直流電源形成脈沖磁控濺Ｐｕｌｓｅ邋Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ邋Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ，ＰＭＳ）的沉積方法［８’９］，不但可以消除靶中毒現(xiàn)象、而且提高濺射速率、擴(kuò)展派射材料取材等。在絕緣材料的應(yīng)用中，可以降低濺射過(guò)程中速度過(guò)快、優(yōu)化膜層表面質(zhì)量等［４６，４＇常用的脈沖電源采用矩形波型單向脈沖或沖，如圖２．１所示為濺射靶電源輸出的脈沖波形圖。逡逑ａｕ廣⑷逡逑
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱商業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH137.5;TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王俊;郝賽;;磁控濺射技術(shù)的原理與發(fā)展[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2015年02期

2 閆玉濤;廉巨龍;徐元軍;孫志禮;;碳化鎢涂層高溫摩擦磨損行為[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年06期

3 王軍政;趙江波;汪首坤;;電液伺服技術(shù)的發(fā)展與展望[J];液壓與氣動(dòng);2014年05期

4 孫智慧;錢鋒;樊濤;林晶;;旋轉(zhuǎn)圓柱磁控濺射陰極設(shè)計(jì)和磁場(chǎng)強(qiáng)度分析計(jì)算[J];真空;2014年02期

5 高仰之;劉英祺;;離子滲氮熱處理技術(shù)及設(shè)備發(fā)展歷程與展望[J];金屬熱處理;2014年01期

6 薛雅平;曹峻;喻利花;許俊華;;負(fù)偏壓對(duì)磁控濺射TaN薄膜微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2013年07期

7 林松盛;周克崧;代明江;;類金剛石/碳化鎢多層膜的制備及其結(jié)構(gòu)[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2013年02期

8 高曉菊;滿鵬;汪海東;白榮;李國(guó)斌;張濤;;碳化鎢硬質(zhì)合金制備技術(shù)研究進(jìn)展[J];硅酸鹽通報(bào);2013年01期

9 儲(chǔ)志強(qiáng);;國(guó)內(nèi)外磁控濺射靶材的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];金屬材料與冶金工程;2011年04期

10 李芬;朱穎;李劉合;盧求元;朱劍豪;;磁控濺射技術(shù)及其發(fā)展[J];真空電子技術(shù);2011年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 郎小玲;碳化鎢復(fù)合材料的制備及其對(duì)甲醇電催化氧化的影響[D];浙江工業(yè)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 劉麗;孿生靶磁控濺射TiAIN硬質(zhì)膜及性能研究[D];哈爾濱商業(yè)大學(xué);2014年

2 陳曉欣;碳化鎢的氧化溶解研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2618647