專利名稱：鋁合金減摩層軟錫相顆粒更細(xì)的pvd軸瓦磁控濺射工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸瓦的生產(chǎn)工藝，具體的說，涉及一種鋁合金減摩層軟錫相顆 粒的平均直徑小于2. 5um的PVD軸瓦磁控濺射工藝。
背景技術(shù)：
軸瓦是柴油機(jī)心臟的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件，又是基礎(chǔ)部件和消耗部件。 作為心臟運(yùn)動(dòng)部件，它們是決定柴油機(jī)性能與可靠性的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件。 作為基礎(chǔ)部件，它們對柴油機(jī)整起著十分重要的支撐作用。 軸瓦在使用中失效，將直接導(dǎo)致主機(jī)氣缸變形或破裂等嚴(yán)重后果。 由于軸瓦是消耗品，位居心臟，更換時(shí)柴油機(jī)需要解體或部分解體，耗工 耗時(shí)。使用中發(fā)生故障，必定造成停車事故。這是絕對不允許的。自上世紀(jì)八十年代以來，奧地利米巴(Miba)滑動(dòng)軸承股份有限公司、瑞 士巴爾采斯(Balzers)公司、德國的費(fèi)德瑞爾-莫古爾環(huán)球公司(Federal-Mogul World Wide, Inc.)禾口 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. KG Wiesbaden公 司等就PVD軸瓦的結(jié)構(gòu)先后發(fā)表了多篇專利，產(chǎn)品在一定范圍得到了推廣應(yīng)用， 取得了長足進(jìn)展。常用的就是通過磁控濺射的方法來加工軸瓦。磁控濺射原理在強(qiáng)電場、強(qiáng)磁場、高真空的濺射艙內(nèi)通入少量惰性氣體(氬氣)。電子在強(qiáng)電場、強(qiáng)磁場(磁場方向與電場方向成一定角度)的條件下 受磁場的洛侖茲力作用而進(jìn)行螺旋加速運(yùn)動(dòng)并與氬原子碰撞。氬原子電離成正的氬離子(Ar+)和另一個(gè)電子。氬離子(Ar+)在電場作用下加速飛向?yàn)R射靶 (陰極)，使被濺材料離解成具有高速、高能的微粒飛濺出來凝聚在軸瓦的內(nèi)表 面形成濺射膜層由于近年來主機(jī)的發(fā)展速度很快，負(fù)荷和比壓明顯提高，這就對PVD軸瓦 的質(zhì)量和相應(yīng)的制造工藝提出了更加嚴(yán)格的要求?，F(xiàn)在鋁合金減摩層內(nèi)彌散的 軟錫相顆粒的平均直徑較大(3um左右)，PVD軸瓦在運(yùn)行過程中的順應(yīng)性或磨 合性能及耐磨性能受到一定的限制，不能滿足現(xiàn)在PVD軸瓦在運(yùn)行要求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金減摩層軟錫相顆粒的平均直徑小于 2. 5um的PVD軸瓦磁控濺射工藝。一種鋁合金減摩層軟錫相顆粒更細(xì)的PVD軸瓦磁控濺射工藝，在艙外用生 產(chǎn)PVD軸瓦的常規(guī)方法通過化學(xué)除油、酸洗、電解除油、超聲波清洗、處理槽、 行車、烘箱、整流器、控制子系統(tǒng)等進(jìn)行濺前處理、軸瓦裝入磁控濺射艙內(nèi)夾 具上、磁控濺射艙抽真空、濺射鎳柵層(Ni)、濺射鋁合金減摩層(AlSnCu)、 檢查尺寸及外觀、以及后續(xù)處理，其關(guān)鍵在于所述濺射鋁合金減摩層的工藝 條件先制備鋁合金靶材，鋁合金靶材中按純錫重量百分含量16% 25%;純銅 重量百分含量0. 3% 3%;純鋁重量百分含量83. 7% 72%的比例配置，在電弧熔 煉爐中熔煉成塊狀合金，爐內(nèi)真空度為10 3 Pa，氬氣保護(hù)狀態(tài)，擠壓成形， 隨爐冷卻至室溫后，經(jīng)過線切割加工成符臺(tái)濺射儀要求的濺射鋁合金靶材。然 后濺射鋁合金(AlSnCu)減摩層，PVD軸瓦基體與鋁合金靶材之間的距離為60 120mm;后濺射鋁合金(AlSnCu)減摩層濺射，艙內(nèi)溫度為40 98°C;工作氣體 氬氣分壓為O. 1 1.2Pa的范圍內(nèi)；PVD軸瓦基體通電，PVD軸瓦基體通電負(fù)偏壓為-100 -160V。滿足上述參數(shù)PVD軸瓦基體濺射形成的鋁合金減摩層中 軟錫相顆粒更細(xì)，達(dá)到內(nèi)彌散的軟錫相顆粒的平均直徑小于2.5um，明顯提高了 PVD軸瓦在運(yùn)行過程中的順應(yīng)性和磨合性。用EVO40型掃描電子顯微鏡(美國熱電公司制造)AlSn20Cul濺射膜層內(nèi) 錫的分布檢測，測得AlSn20Cul濺射膜層內(nèi)錫的分布。軟錫相的平均顆粒直徑 小于2. 5um。有益效果本發(fā)明生產(chǎn)的軸瓦鋁合金減摩層內(nèi)彌散的軟錫相顆粒的平均直 徑小于2.5um，小于目前只能達(dá)到的3 um，明顯提高了 PVD軸瓦在運(yùn)行過程中 的順應(yīng)性和磨合性，提高了整個(gè)軸瓦運(yùn)行中耐磨性同時(shí)減小了摩擦力。


圖1是本發(fā)明生產(chǎn)PVD軸瓦的斷面層狀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是PVD軸瓦AlSn20Cul減摩層內(nèi)Sn分布200倍的SEM圖譜； 圖3是PVD軸瓦AlSn20Cul減摩層內(nèi)Sn分布800倍的SEM圖譜。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖l、圖2、圖3所示，通過濺射艙內(nèi)軸瓦濺前負(fù)偏壓清洗的PVD軸瓦磁 控濺射工藝，先在艙外用生產(chǎn)PVD軸瓦的常規(guī)方法通過化學(xué)除油、酸洗、電解 除油、超聲波清洗、處理槽、行車、烘箱、整流器、控制子系統(tǒng)等進(jìn)行濺前處 理、將軸瓦裝入磁控濺射艙內(nèi)夾具上、磁控濺射艙抽真空、濺射鎳柵層(Ni) 4。 濺射鋁合金減摩層(AlSnCu) 6，所述濺射鋁合金減摩層6的工藝條件先制備 鋁合金靶材，該鋁合金靶材中純錫重量百分含量16% 25%;純銅重量百分含量 0. 3% 3%;純鋁重量百分含量83. 7% 72%; PVD軸瓦基體與鋁合金耙材之間的距離為60mm;濺射鋁合金(AlSnCu)減摩層濺射艙內(nèi)溫度為40°C;工作氣體氬 氣分壓為O. 1Pa的范圍內(nèi)；PVD軸瓦基體通電負(fù)偏壓為-100V。檢查尺寸及外觀、 定長切割工序、檢查附著強(qiáng)度、檢査軟錫相的平均顆粒直徑、檢査外觀。艙外濺前處理系統(tǒng)由化學(xué)除油、酸洗、電解除油、超聲波清洗、處理槽、 行車、烘箱、整流器、控制子系統(tǒng)等組成。主機(jī)系統(tǒng)由泵抽子系統(tǒng)、傳動(dòng)子系統(tǒng)、電源、機(jī)艙、磁控源、溫控子系統(tǒng)、工控機(jī)控制子系統(tǒng)等組成。濺后處理系統(tǒng)由真空存儲(chǔ)器、烘箱、檢測、精飾、油封、塑封等組成。 工件外徑112 mm、厚度3.4 mm的連桿瓦。整個(gè)工序中濺前處理、將軸瓦裝入夾具、抽真空、濺射鎳柵層(Ni) 4、濺 射鋁合金減摩層(AlSnCu) 6、檢査尺寸、外觀、定長切割工序、檢查附著強(qiáng)度、 檢查軟錫相的平均顆粒直徑、檢查外觀等工藝都是現(xiàn)在的一般常規(guī)的技術(shù)，所 有整個(gè)制造加工設(shè)備都是現(xiàn)有的設(shè)備。實(shí)施例2如圖l、圖2、圖3所示，通過濺射艙內(nèi)軸瓦濺前負(fù)偏壓清洗的PVD軸瓦磁 控濺射工藝，PVD軸瓦基體與鋁合金靶材之間的距離為120mm;濺射鋁合金 (AlSnCu)減摩層濺射艙內(nèi)溫度為98'C;工作氣體氬氣分壓為1. 2Pa的范圍內(nèi)； PVD軸瓦基體通電負(fù)偏壓為-160V。其余各工藝及使用設(shè)備與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3如圖l、圖2、圖3所示，通過濺射艙內(nèi)軸瓦濺前負(fù)偏壓清洗的PVD軸瓦磁 控濺射工藝，PVD軸瓦基體與鋁合金靶材之間的距離為90mm;濺射鋁合金 (AlSnCu)減摩層濺射艙內(nèi)溫度為7(TC;工作氣體氬氣分壓為0. 6Pa的范圍內(nèi)；PVD軸瓦基體通電負(fù)偏壓為-120V。其余各工藝及使用設(shè)備與實(shí)施例1相同,
權(quán)利要求
1、一種鋁合金減摩層軟錫相顆粒更細(xì)的PVD軸瓦磁控濺射工藝，包括濺前處理、軸瓦裝入濺射艙內(nèi)夾具上、濺射艙抽真空、濺射鎳柵層(4)、濺射鋁合金減摩層(6)、檢查尺寸及外觀、以及后續(xù)處理，其特征在于所述濺射鋁合金減摩層(6)的工藝條件先制備鋁合金靶材，該鋁合金靶材中純錫重量百分含量16％～25％；純銅重量百分含量0.3％～3％；純鋁重量百分含量83.7％～72％；PVD軸瓦基體與鋁合金靶材之間的距離為60～120mm；再濺射鋁合金(AlSnCu)減摩層，濺射艙內(nèi)溫度為40～98℃；工作氣體氬氣分壓為0.1～1.2Pa的范圍內(nèi)；對PVD軸瓦基體通電，PVD軸瓦基體負(fù)偏壓為-100～-160V。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁合金減摩層軟錫相顆粒更細(xì)的PVD軸瓦磁控濺射 工藝，其特征在于所述濺射鋁合金減摩層(6)的工藝條件PVD軸瓦基體與 鋁合金靶材之間的距離為80 100mm;濺射鋁合金(AlSnCu)減摩層濺射艙內(nèi)溫 度為60 8(TC;工作氣體氬氣分壓為0.4 0.8Pa的范圍內(nèi)；PVD軸瓦基體負(fù)偏 壓為-120 -140V。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁合金減摩層軟錫相顆粒更細(xì)的PVD軸瓦磁控濺射工藝，包括濺前處理、軸瓦裝入夾具、抽真空、濺射鎳柵層、濺射鋁合金減摩層、檢查尺寸及外觀、以及后續(xù)處理，其關(guān)鍵在于所述濺射鋁合金減摩層的工藝條件先制備鋁合金靶材，該鋁合金靶材中純錫重量百分含量16％～25％；純銅重量百分含量0.3％～3％；純鋁重量百分含量83.7％～72％；PVD軸瓦基體與鋁合金靶材之間的距離為60～120mm；濺射鋁合金(AlSnCu)減摩層濺射艙內(nèi)溫度為40～98℃；工作氣體氬氣分壓為0.1～1.2Pa的范圍內(nèi)；對PVD軸瓦基體通電，PVD軸瓦基體負(fù)偏壓為-100～-160V。本發(fā)明生產(chǎn)的軸瓦鋁合金減摩層內(nèi)彌散的軟錫相顆粒的平均直徑小于2.5um，提高了PVD軸瓦在運(yùn)行過程中的順應(yīng)性和磨合性。
文檔編號(hào)C23C14/35GK101215688SQ200710093219
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者冀慶康, 劉太貴, 吳文俊, 周榮康 申請人:重慶躍進(jìn)機(jī)械廠