Ta-C汽车气缸导向环自润滑耐磨涂层-失败

汽车DLC导向环

Ta-C Coating

[dropcap]发动机[/dropcap]导向环自润滑耐磨涂层,采用Ta-C涂层,其sp³与sp²键的比值较高,与其他DLC涂层相比,ta-C膜层具有更高的硬度和抗温性能,并可显著降低摩擦系数。当涂层厚度小于1μm时,涂层会由于光干涉作用而呈现彩虹色彩。随着涂层厚度的增加,颜色会变为灰黑色。

Ta-C是DLC的一种。采用PACVD工艺沉积时,由于镀膜过程中存在H氢气,该工艺会导致DLC膜的脆化并降低附着力。为了改善附着力,复合Ta-C涂层通常增加金属打底层Cr、Ti等,并增加表面层DLC来提升自润滑效果。另外,采用石墨靶磁控溅射工艺沉积的DLC膜,没有碳氢气体存在,可沉积无氢DLC膜层。因为溅射碳原子的能量较低,其轰击作用有限。因此,通过石墨靶溅射产生DLC涂层的硬度较低。而在溅射沉积过程中引入碳氢气体,沉积速度和膜层硬度均可提高。

本次打样采用的是阴极电弧工艺,在电磁场的加速作用下,可产生高能离子流,能沉积出5000HV以上的高硬纳米涂层。但会生产较大的碳颗粒或碳滴产生而造成涂层表面较粗糙,但对于大多数的铣削和钻削应用,粗糙表面并不损害刀具切削性能。而过滤弧技术的产生,会极大降低DLC涂层表面的液滴,但会牺牲镀膜效率。豪泽(Hauzer)公司的DLC类金刚石真空镀膜设备,有着出色的性能。

涂层 硬度:HV 膜厚:μm 抗氧化温度 摩擦系数 外观颜色 适合加工材质
WcC 3500 1-2 700 0.15 深灰 专为微径刀具<1mm开发的涂层,适合加工不锈钢、钛合金、铝合金
Ta-C 5000-8000 1-2 550 0.1 炫彩 适用于高硅含量的铝和铝合金,碳纤维,铜等有色金属
DLC 2200 1-6 350 0.1 黑色 固态润滑膜
金刚石 10000 2-12 650 0.01 黑灰 石墨,复合材料,碳纤维

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涂层打样

  • 基材:模具钢
  • 涂层需求:耐磨、低摩擦力
  • 表面失效原因:磨粒磨损

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打样测试

失败。

在初次和客户交流过程中,认为是单纯的低摩擦需求,而DLC是最常用的汽车滑竿类零件的解决方案。但7天的测试1天涂层就失效了。显然DLC涂层种类用错了。而改为更硬的Ta-C是更好的旋转。

由于零件有公差要求,不能简单通过加厚来提升耐磨。提升DLC硬度是核心速求。同时关注到国外样品零件有明显的均匀车刀纹,显然是故意所为。产生了新的测试方案:由于导向环在摩擦过程中存在润滑油,那么存油和提升镀膜硬度是下轮新测试的关键。

需要先对导向环预处理,通过高压水射流或机械表面处理[highlight color=”yellow”]产生增强粘附性能的微结构[/highlight],即冲出细密凸凹不平的表面,让导向环壁变得粗糙,增加表面吸油的附着性。

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