一種真空磁控軸瓦減磨合金層濺鍍工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軸瓦加工領(lǐng)域，尤其涉及一種真空磁控軸瓦減磨合金層濺鍍工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]軸瓦作為一種對軸的保護原件，出于對硬度、摩擦及咬合力的要求，目前標準軸瓦都分為四層:1、用于承載的圓弧形鋼背，2用于提高硬度的燒結(jié)在鋼背上的銅基合金、3、用于提高耐磨及抗咬合性的鎳柵層、4、用于提高軸瓦潤滑性的含錫合金減磨層。
[0003]業(yè)界通常加工軸瓦的方法是，先制造鋼背，在鋼背上燒結(jié)或澆筑銅基合金層，由于銅基合金與鋼背材質(zhì)相近，通過澆鑄或燒結(jié)的辦法兩者基本融合在一起，不會發(fā)生脫落現(xiàn)象；在銅基合金層上制造劃痕以增加鋼背表面積和毛糙度，再在將鎳柵層電鍍于銅基合金層上；再對鎳柵層輕度打磨清洗后送入濺鍍設(shè)備內(nèi)濺鍍減磨合金層。打磨的目的同樣是為了增加鎳柵層的毛糙度和表面積以增加減磨合金層的致密度以及與鎳柵層的附著力。但這種電鍍加工方式污染極其嚴重且對人體有害；而且對鎳柵層的打磨完全憑靠工人經(jīng)驗和熟練程度，造成最終成品規(guī)格不一，合格率低等諸多不利后果。
[0004]為減輕電鍍加工方式對環(huán)境的污染和對人體的損害，有的軸瓦制造廠改進了制造方法如專利號CN201010243607.4提出的軸瓦生產(chǎn)方法:步驟為首先制造鋼背，再將銅基合金澆鑄或者燒結(jié)在鋼背上，而對于致密度要求極高的鎳柵層及減磨合金層，在濺鍍設(shè)備內(nèi)分層分別進行濺鍍。這種加工方法雖然有效降低了污染，但由于濺鍍過程完全在在濺鍍設(shè)備內(nèi)進行，因此將最表面的減磨合金層濺鍍于鎳柵層上時在實踐中有如下缺點:1在鋼背的銅基合金濺鍍上鎳柵層后，鎳柵層表面極為光滑平整，而此時處于半加工狀態(tài)的軸瓦基體不能從設(shè)備中取出進一步制造表面磨痕以增加鎳柵層與減磨合金層的附著力；并且由于鎳柵層表面極為光滑，再向上濺鍍減磨合金層時致密度會不高，在蔡司電鏡下觀察可見斑狀或條狀坑痕(如圖1示)。在實際實用過程中，這些坑痕部分會導(dǎo)致減磨合金層的成片脫落，這些缺陷都會成為縮短軸瓦實用壽命的最直接因素。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種軸瓦濺鍍工藝，要解決的技術(shù)問題是，在濺鍍設(shè)備內(nèi)可以對鎳柵層進行刻蝕，增加鎳柵層粗糙度，從而使減磨合金層與鎳柵層附著力提高、致密度增大，有效提高軸瓦使用壽命:并且杜絕手工電鍍，整個工藝流程環(huán)保高效。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
I對軸瓦基體在濺鍍設(shè)備外進行除油清洗，清洗后由高壓風機對軸瓦基體吹干處理。
[0007]2將軸瓦基體安裝于濺鍍設(shè)備內(nèi)并對濺鍍設(shè)備艙內(nèi)做抽真空處理，達到真空度要求以后再向濺鍍設(shè)備艙內(nèi)加入惰性氣體，所述惰性氣體為氬氣。
[0008]3在軸瓦基體和靶材之間建立電磁場，電磁場電源由外部接入濺鍍設(shè)備艙內(nèi)，其中電源正極接入靶材位置從而在濺鍍設(shè)備艙內(nèi)形成電磁場陽極；電源負極接入軸瓦基體位置從而在濺鍍設(shè)備艙內(nèi)形成電磁場陰極
4，啟動電源對軸瓦基體的內(nèi)圓面濺鍍鎳柵層，軸瓦基體為燒結(jié)在鋼背上的銅基合金，靶材為純度99%的鎳靶，電磁場能量通過惰性氣體氬氣對濺鍍設(shè)備艙內(nèi)處于陽極位置的靶材進行轟擊，靶材的中性粒子被轟擊濺射并沉積到處于陰極位置的軸瓦基體的內(nèi)圓面形成鎳柵層。
[0009]5關(guān)閉電源，把接入濺鍍設(shè)備的電源的正負極互換，將電源負極接入靶材位置從而在濺鍍設(shè)備艙內(nèi)形成電磁場陰極；電源正極接入軸瓦基體位置從而在濺鍍設(shè)備艙內(nèi)形成電磁場陽極。
[0010]6啟動電源，由于濺鍍設(shè)備艙內(nèi)電磁場的陰陽極互換，電磁場能量也轉(zhuǎn)變?yōu)檗Z擊處于陽極位置的軸瓦基體，從而對軸瓦內(nèi)圓面經(jīng)步驟5形成的鎳柵層進行刻蝕，刻蝕時間控制在90-120秒之間。
[0011]7完成步驟6后關(guān)閉電源，再次將接入濺鍍設(shè)備的電源的正負極互換，使濺鍍設(shè)備艙內(nèi)陰陽極回到步驟4的狀態(tài)，即靶材處于濺鍍設(shè)備艙內(nèi)陽極位置，經(jīng)步驟6被刻蝕過鎳柵層的軸瓦基體處于濺鍍設(shè)備艙內(nèi)陰極位置。
[0012]8啟動電源向被刻蝕過鎳柵層的軸瓦基體濺鍍合金減磨層，靶材更換為AlSn40Cu,靶材的中性粒子經(jīng)轟擊濺射并沉積到處于陰極位置的經(jīng)過步驟6得到的軸瓦基體內(nèi)圓面表面鎳柵層上形成減磨合金層。
[0013]9冷卻后取出軸瓦
本發(fā)明的有益效果是鎳柵層靠濺鍍方式濺鍍于軸瓦的銅基合金層上，加工過程無污染且對人體無害；在濺鍍過程中對鎳柵層進行刻蝕，增大了鎳柵層表面積，提高鎳柵層與減磨合金層的附著度；對鎳柵層刻蝕造成表面毛糙使濺鍍與鎳柵層表面的減磨合金層致密度大大提高，在金相顯微鏡下觀察完全沒有不均勻于整體的較大斑痕；以上優(yōu)勢帶來的另一個好處是隨著附著力和致密度的提高，減磨合金層的厚度可以明顯低于常規(guī)軸瓦原件，厚度最低可低至13ΜΠ1，最終產(chǎn)品可承受發(fā)動機160-180MPa的爆發(fā)壓力沖擊。同一型號濺鍍設(shè)備在同壓同熱的情況下濺鍍出相同規(guī)格軸瓦元件，采用本方法加工的軸瓦元件使用壽命長于常規(guī)方式加工出的軸瓦元件1.5-2倍。
【附圖說明】
[0014]圖1為常規(guī)濺鍍工藝生產(chǎn)出的軸瓦減磨合金層在德國蔡司電鏡下放大100倍觀察表面狀況圖。
[0015]圖2為采用本發(fā)明工藝生產(chǎn)出的軸瓦減磨合金層在金在德國蔡司電鏡下放大100倍觀察表面狀況圖。
【具體實施方式】
[0016]I對軸瓦基體在濺鍍設(shè)備外進行除油清洗，清洗后由高壓風機對軸瓦基體吹干處理。
[0017]2將軸瓦基體安裝于濺鍍設(shè)備內(nèi)并對濺鍍設(shè)備艙內(nèi)做抽真空處理，達到真空度要求以后再向濺鍍設(shè)備艙內(nèi)加入惰性氣體，所述惰性氣體為氬氣。
[0018]3在軸瓦基體和靶材之間建立電磁場，電磁場電源由外部接入濺鍍設(shè)備艙內(nèi)，其中電源正極接入靶材位置從而在濺鍍設(shè)備艙內(nèi)形成電磁場陽極；電源負極接入軸瓦基體位置從而在濺鍍設(shè)備艙內(nèi)形成電磁場陰極
4，啟動電源對軸瓦基體的內(nèi)圓面濺鍍鎳柵層，軸瓦基體為燒結(jié)在鋼背上的銅基合金，靶材為純度99%的鎳靶，電磁場能量通過惰性氣體氬氣對濺鍍設(shè)備艙內(nèi)處于陽極位置的靶材進行轟擊，靶材的中性粒子被轟擊濺射并沉積到處于陰極位置的軸瓦基體的內(nèi)圓面形成鎳柵層。
[0019]5關(guān)閉電源，把接入濺鍍設(shè)備的電源的正負極互換，將電源負極接入靶材位置從而在濺鍍設(shè)備艙內(nèi)形成電磁場陰極；電源正極接入軸瓦基體位置從而在濺鍍設(shè)備艙內(nèi)形成電磁場陽極。
[0020]6啟動電源，由于濺鍍設(shè)備艙內(nèi)電磁場的陰陽極互換，電磁場能量也轉(zhuǎn)變?yōu)檗Z擊處于陽極位置的軸瓦基體，從而對軸瓦內(nèi)圓面經(jīng)步驟5形成的鎳柵層進行刻蝕，刻蝕時間控制在90秒。
[0021]7完成步驟6后關(guān)閉電源，再次將接入濺鍍設(shè)備的電源的正負極互換，使濺鍍設(shè)備艙內(nèi)陰陽極回到步驟4的狀態(tài)，即靶材處于濺鍍設(shè)備艙內(nèi)陽極位置，經(jīng)步驟6被刻蝕過鎳柵層的軸瓦基體處于濺鍍設(shè)備艙內(nèi)陰極位置。
[0022]8啟動電源向被刻蝕過鎳柵層的軸瓦基體濺鍍合金減磨層，靶材更換為AlSn40Cu,靶材的中性粒子經(jīng)轟擊濺射并沉積到處于陰極位置的經(jīng)過步驟6得到的軸瓦基體內(nèi)圓面表面鎳柵層上形成減磨合金層。
[0023]9冷卻后取出軸瓦。
【主權(quán)項】
1.一種真空磁控軸瓦減磨合金層濺鍍工藝，包括以下步驟: (1)在軸瓦鋼背上澆鑄或燒結(jié)銅基合金層，形成軸瓦基體； (2)將軸瓦基體在濺鍍設(shè)備外進行除油清洗，清洗后由高壓風機對軸瓦基體吹干處理； (3)軸瓦基體安裝于濺鍍設(shè)備內(nèi)并對濺鍍設(shè)備艙內(nèi)做抽真空處理，達到真空度要求以后再向濺鍍設(shè)備艙內(nèi)加入惰性氣體，所述惰性氣體為氬氣； (4)在軸瓦基體和靶材之間建立電磁場，電磁場電源由外部接入濺鍍設(shè)備艙內(nèi)，其中電源正極接入靶材位置從而在濺鍍設(shè)備艙內(nèi)形成電磁場陽極；電源負極接入軸瓦基體位置從而在濺鍍設(shè)備艙內(nèi)形成電磁場陰極； (5)啟動電源對軸瓦基體的內(nèi)圓面濺鍍鎳柵層，軸瓦基體為燒結(jié)在鋼背上的銅基合金，靶材為純度99%的鎳靶，電磁場能量通過惰性氣體氬氣對濺鍍設(shè)備艙內(nèi)處于陽極位置的靶材進行轟擊，靶材的中性粒子被轟擊濺射并沉積到處于陰極位置的軸瓦基體的內(nèi)圓面形成鎳柵層； (6)關(guān)閉電源，把接入濺鍍設(shè)備的電源的正負極互換，將電源負極接入靶材位置從而在濺鍍設(shè)備艙內(nèi)形成電磁場陰極；電源正極接入軸瓦基體位置從而在濺鍍設(shè)備艙內(nèi)形成電磁場陽極； (7)啟動電源，由于濺鍍設(shè)備艙內(nèi)電磁場的陰陽極互換，電磁場能量也轉(zhuǎn)變?yōu)檗Z擊處于陽極位置的軸瓦基體，從而對軸瓦內(nèi)圓面經(jīng)步驟5形成的鎳柵層進行刻蝕，刻蝕時間控制在90-120秒之間； (8)完成步驟7后關(guān)閉電源，再次將接入濺鍍設(shè)備的電源的正負極互換，使濺鍍設(shè)備艙內(nèi)陰陽極回到步驟4的狀態(tài)，即靶材處于濺鍍設(shè)備艙內(nèi)陽極位置，經(jīng)步驟6被刻蝕過鎳柵層的軸瓦基體處于濺鍍設(shè)備艙內(nèi)陰極位置； (9)啟動電源向被刻蝕過鎳柵層的軸瓦基體濺鍍合金減磨層，靶材更換為AlSn40Cu，靶材的中性粒子經(jīng)轟擊濺射并沉積到處于陰極位置的經(jīng)過步驟7得到的軸瓦基體內(nèi)圓面表面鎳柵層上形成減磨合金層； (10)冷卻后取出軸瓦。
【專利摘要】本發(fā)明屬于軸瓦加工領(lǐng)域，具體涉及一種真空磁控軸瓦減磨合金層濺鍍工藝。包括制作軸瓦基體、清洗吹干、濺鍍設(shè)備抽真空、建立電磁場、濺鍍鎳柵層、刻蝕鎳柵層、濺鍍減磨合金層等步驟。采用該工藝步驟無需在濺鍍設(shè)備外做有害環(huán)境和人體的電鍍步驟，同時又保證在濺鍍過程中對最表面的減磨合金層進行刻蝕處理。在環(huán)保的前提下有效提高軸瓦減磨合金層的附著力和致密度，使最終產(chǎn)品大大優(yōu)于現(xiàn)有加工工藝制造出的產(chǎn)品質(zhì)量。
【IPC分類】C23C14-35, C23C14-16
【公開號】CN104878353
【申請?zhí)枴緾N201410068373
【發(fā)明人】木儉樸
【申請人】煙臺大豐軸瓦有限責任公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2014年2月27日