一种真空磁控轴瓦减磨合金层溅镀工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于轴瓦加工领域，尤其涉及一种真空磁控轴瓦减磨合金层溅镀工艺。
【背景技术】
[0002]轴瓦作为一种对轴的保护原件，出于对硬度、摩擦及咬合力的要求，目前标准轴瓦都分为四层:1、用于承载的圆弧形钢背，2用于提高硬度的烧结在钢背上的铜基合金、3、用于提高耐磨及抗咬合性的镍栅层、4、用于提高轴瓦润滑性的含锡合金减磨层。
[0003]业界通常加工轴瓦的方法是，先制造钢背，在钢背上烧结或浇筑铜基合金层，由于铜基合金与钢背材质相近，通过浇铸或烧结的办法两者基本融合在一起，不会发生脱落现象；在铜基合金层上制造划痕以增加钢背表面积和毛糙度，再在将镍栅层电镀于铜基合金层上；再对镍栅层轻度打磨清洗后送入溅镀设备内溅镀减磨合金层。打磨的目的同样是为了增加镍栅层的毛糙度和表面积以增加减磨合金层的致密度以及与镍栅层的附着力。但这种电镀加工方式污染极其严重且对人体有害；而且对镍栅层的打磨完全凭靠工人经验和熟练程度，造成最终成品规格不一，合格率低等诸多不利后果。
[0004]为减轻电镀加工方式对环境的污染和对人体的损害，有的轴瓦制造厂改进了制造方法如专利号CN201010243607.4提出的轴瓦生产方法:步骤为首先制造钢背，再将铜基合金浇铸或者烧结在钢背上，而对于致密度要求极高的镍栅层及减磨合金层，在溅镀设备内分层分别进行溅镀。这种加工方法虽然有效降低了污染，但由于溅镀过程完全在在溅镀设备内进行，因此将最表面的减磨合金层溅镀于镍栅层上时在实践中有如下缺点:1在钢背的铜基合金溅镀上镍栅层后，镍栅层表面极为光滑平整，而此时处于半加工状态的轴瓦基体不能从设备中取出进一步制造表面磨痕以增加镍栅层与减磨合金层的附着力；并且由于镍栅层表面极为光滑，再向上溅镀减磨合金层时致密度会不高，在蔡司电镜下观察可见斑状或条状坑痕(如图1示)。在实际实用过程中，这些坑痕部分会导致减磨合金层的成片脱落，这些缺陷都会成为缩短轴瓦实用寿命的最直接因素。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明提供一种轴瓦溅镀工艺，要解决的技术问题是，在溅镀设备内可以对镍栅层进行刻蚀，增加镍栅层粗糙度，从而使减磨合金层与镍栅层附着力提高、致密度增大，有效提高轴瓦使用寿命:并且杜绝手工电镀，整个工艺流程环保高效。本发明所采取的技术方案是
I对轴瓦基体在溅镀设备外进行除油清洗，清洗后由高压风机对轴瓦基体吹干处理。
[0007]2将轴瓦基体安装于溅镀设备内并对溅镀设备舱内做抽真空处理，达到真空度要求以后再向溅镀设备舱内加入惰性气体，所述惰性气体为氩气。
[0008]3在轴瓦基体和靶材之间建立电磁场，电磁场电源由外部接入溅镀设备舱内，其中电源正极接入靶材位置从而在溅镀设备舱内形成电磁场阳极；电源负极接入轴瓦基体位置从而在溅镀设备舱内形成电磁场阴极
4，启动电源对轴瓦基体的内圆面溅镀镍栅层，轴瓦基体为烧结在钢背上的铜基合金，靶材为纯度99%的镍靶，电磁场能量通过惰性气体氩气对溅镀设备舱内处于阳极位置的靶材进行轰击，靶材的中性粒子被轰击溅射并沉积到处于阴极位置的轴瓦基体的内圆面形成镍栅层。
[0009]5关闭电源，把接入溅镀设备的电源的正负极互换，将电源负极接入靶材位置从而在溅镀设备舱内形成电磁场阴极；电源正极接入轴瓦基体位置从而在溅镀设备舱内形成电磁场阳极。
[0010]6启动电源，由于溅镀设备舱内电磁场的阴阳极互换，电磁场能量也转变为轰击处于阳极位置的轴瓦基体，从而对轴瓦内圆面经步骤5形成的镍栅层进行刻蚀，刻蚀时间控制在90-120秒之间。
[0011]7完成步骤6后关闭电源，再次将接入溅镀设备的电源的正负极互换，使溅镀设备舱内阴阳极回到步骤4的状态，即靶材处于溅镀设备舱内阳极位置，经步骤6被刻蚀过镍栅层的轴瓦基体处于溅镀设备舱内阴极位置。
[0012]8启动电源向被刻蚀过镍栅层的轴瓦基体溅镀合金减磨层，靶材更换为AlSn40Cu,靶材的中性粒子经轰击溅射并沉积到处于阴极位置的经过步骤6得到的轴瓦基体内圆面表面镍栅层上形成减磨合金层。
[0013]9冷却后取出轴瓦
本发明的有益效果是镍栅层靠溅镀方式溅镀于轴瓦的铜基合金层上，加工过程无污染且对人体无害；在溅镀过程中对镍栅层进行刻蚀，增大了镍栅层表面积，提高镍栅层与减磨合金层的附着度；对镍栅层刻蚀造成表面毛糙使溅镀与镍栅层表面的减磨合金层致密度大大提高，在金相显微镜下观察完全没有不均匀于整体的较大斑痕；以上优势带来的另一个好处是随着附着力和致密度的提高，减磨合金层的厚度可以明显低于常规轴瓦原件，厚度最低可低至13ΜΠ1，最终产品可承受发动机160-180MPa的爆发压力冲击。同一型号溅镀设备在同压同热的情况下溅镀出相同规格轴瓦元件，采用本方法加工的轴瓦元件使用寿命长于常规方式加工出的轴瓦元件1.5-2倍。
【附图说明】
[0014]图1为常规溅镀工艺生产出的轴瓦减磨合金层在德国蔡司电镜下放大100倍观察表面状况图。
[0015]图2为采用本发明工艺生产出的轴瓦减磨合金层在金在德国蔡司电镜下放大100倍观察表面状况图。
【具体实施方式】
[0016]I对轴瓦基体在溅镀设备外进行除油清洗，清洗后由高压风机对轴瓦基体吹干处理。
[0017]2将轴瓦基体安装于溅镀设备内并对溅镀设备舱内做抽真空处理，达到真空度要求以后再向溅镀设备舱内加入惰性气体，所述惰性气体为氩气。
[0018]3在轴瓦基体和靶材之间建立电磁场，电磁场电源由外部接入溅镀设备舱内，其中电源正极接入靶材位置从而在溅镀设备舱内形成电磁场阳极；电源负极接入轴瓦基体位置从而在溅镀设备舱内形成电磁场阴极
4，启动电源对轴瓦基体的内圆面溅镀镍栅层，轴瓦基体为烧结在钢背上的铜基合金，靶材为纯度99%的镍靶，电磁场能量通过惰性气体氩气对溅镀设备舱内处于阳极位置的靶材进行轰击，靶材的中性粒子被轰击溅射并沉积到处于阴极位置的轴瓦基体的内圆面形成镍栅层。
[0019]5关闭电源，把接入溅镀设备的电源的正负极互换，将电源负极接入靶材位置从而在溅镀设备舱内形成电磁场阴极；电源正极接入轴瓦基体位置从而在溅镀设备舱内形成电磁场阳极。
[0020]6启动电源，由于溅镀设备舱内电磁场的阴阳极互换，电磁场能量也转变为轰击处于阳极位置的轴瓦基体，从而对轴瓦内圆面经步骤5形成的镍栅层进行刻蚀，刻蚀时间控制在90秒。
[0021]7完成步骤6后关闭电源，再次将接入溅镀设备的电源的正负极互换，使溅镀设备舱内阴阳极回到步骤4的状态，即靶材处于溅镀设备舱内阳极位置，经步骤6被刻蚀过镍栅层的轴瓦基体处于溅镀设备舱内阴极位置。
[0022]8启动电源向被刻蚀过镍栅层的轴瓦基体溅镀合金减磨层，靶材更换为AlSn40Cu,靶材的中性粒子经轰击溅射并沉积到处于阴极位置的经过步骤6得到的轴瓦基体内圆面表面镍栅层上形成减磨合金层。
[0023]9冷却后取出轴瓦。
【主权项】
1.一种真空磁控轴瓦减磨合金层溅镀工艺，包括以下步骤: (1)在轴瓦钢背上浇铸或烧结铜基合金层，形成轴瓦基体； (2)将轴瓦基体在溅镀设备外进行除油清洗，清洗后由高压风机对轴瓦基体吹干处理； (3)轴瓦基体安装于溅镀设备内并对溅镀设备舱内做抽真空处理，达到真空度要求以后再向溅镀设备舱内加入惰性气体，所述惰性气体为氩气； (4)在轴瓦基体和靶材之间建立电磁场，电磁场电源由外部接入溅镀设备舱内，其中电源正极接入靶材位置从而在溅镀设备舱内形成电磁场阳极；电源负极接入轴瓦基体位置从而在溅镀设备舱内形成电磁场阴极； (5)启动电源对轴瓦基体的内圆面溅镀镍栅层，轴瓦基体为烧结在钢背上的铜基合金，靶材为纯度99%的镍靶，电磁场能量通过惰性气体氩气对溅镀设备舱内处于阳极位置的靶材进行轰击，靶材的中性粒子被轰击溅射并沉积到处于阴极位置的轴瓦基体的内圆面形成镍栅层； (6)关闭电源，把接入溅镀设备的电源的正负极互换，将电源负极接入靶材位置从而在溅镀设备舱内形成电磁场阴极；电源正极接入轴瓦基体位置从而在溅镀设备舱内形成电磁场阳极； (7)启动电源，由于溅镀设备舱内电磁场的阴阳极互换，电磁场能量也转变为轰击处于阳极位置的轴瓦基体，从而对轴瓦内圆面经步骤5形成的镍栅层进行刻蚀，刻蚀时间控制在90-120秒之间； (8)完成步骤7后关闭电源，再次将接入溅镀设备的电源的正负极互换，使溅镀设备舱内阴阳极回到步骤4的状态，即靶材处于溅镀设备舱内阳极位置，经步骤6被刻蚀过镍栅层的轴瓦基体处于溅镀设备舱内阴极位置； (9)启动电源向被刻蚀过镍栅层的轴瓦基体溅镀合金减磨层，靶材更换为AlSn40Cu，靶材的中性粒子经轰击溅射并沉积到处于阴极位置的经过步骤7得到的轴瓦基体内圆面表面镍栅层上形成减磨合金层； (10)冷却后取出轴瓦。
【专利摘要】本发明属于轴瓦加工领域，具体涉及一种真空磁控轴瓦减磨合金层溅镀工艺。包括制作轴瓦基体、清洗吹干、溅镀设备抽真空、建立电磁场、溅镀镍栅层、刻蚀镍栅层、溅镀减磨合金层等步骤。采用该工艺步骤无需在溅镀设备外做有害环境和人体的电镀步骤，同时又保证在溅镀过程中对最表面的减磨合金层进行刻蚀处理。在环保的前提下有效提高轴瓦减磨合金层的附着力和致密度，使最终产品大大优于现有加工工艺制造出的产品质量。
【IPC分类】C23C14-35, C23C14-16
【公开号】CN104878353
【申请号】CN201410068373
【发明人】木俭朴
【申请人】烟台大丰轴瓦有限责任公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年2月27日