KR20160088888A - Wear-resistant anti-friction coating for friction pair components - Google Patents

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KR20160088888A
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알렉세이 블라디슬라보비치 사갈로비치
블라디슬라브 빅토로비치 사갈로비치
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Abstract

본 발명은 진공-아크 증착의 방식에 의해서 얻어지며 향상된 침식 방지, 마찰 방지 및 보호성을 지니는 디자인을 생성시키는 때에 기계 공학 및 항공기 공학에 사용될 수 있는 정밀한 마모-내성 마찰 방지 코팅에 관한 것이다. 코팅은 질화된 층, 첫 번째 티타늄 층, 티타늄과 티타늄 니트라이드의 교대 나노층들의 형태의 두 번째 층, 티타늄 니트라이드와 알루미늄 니트라이드의 교대 나노층들의 형태의 세 번째 층 및 알루미늄 니트라이드의 네 번째 층을 함유한다. 청구된 마찰 방지 코팅은 연속되고 신규한 디자인을 지니는 조립체의 높은 수준의 작동 신뢰성을 제공하고 이의 내용년수(service life)를 5 - 20배 증가시킨다.The present invention relates to a precision wear-resistant anti-friction coating which can be obtained by a vacuum-arc deposition method and which can be used in mechanical engineering and aircraft engineering to create designs with improved erosion prevention, anti-friction and protection properties. The coating comprises a nitride layer, a first titanium layer, a second layer in the form of alternating nanolayers of titanium and titanium nitride, a third layer in the form of alternating nanolayers of titanium nitride and aluminum nitride, Lt; / RTI > layer. The claimed anti-friction coating provides a high level of operational reliability of the assembly with a continuous and novel design and increases its service life 5 to 20 times.

Description

마찰 쌍 부품을 위한 마모-내성 마찰 방지 코팅{Wear-resistant anti-friction coating for friction pair components}[0001] Wear-resistant anti-friction coating for friction pair components for friction-

본 발명은 진공-아크 증착에 의해서 얻어지며 높은 침식 방지, 마찰 방지 및 보호성을 지니는 디자인을 생성시키는 기계 공학, 항공기에 사용될 수 있는 고정밀 마찰 방지 마모-내성 코팅에 관한 것이다.The present invention relates to high precision anti-friction wear-resistant coatings which can be obtained by vacuum-arc deposition and which can be used in mechanical engineering, aircraft, to create designs with high anti-erosion, anti-friction and protection properties.

펌프, 특히, 연료 공급 장치 및 항공기 엔진의 제어에서 광범위하게 사용되는 펌프 HP180 및 HT40의 가장 중요한 부재 중 하나는 분배 슬라이드 밸브(distributing slide valve)(pair base-sole)이다. 평탄 분배 밸브는 펌프 흡수 및 방출의 공동을 분리한다. 경도 ≥ 770 HV의 질화에 의해서 경화된 작업 평면 스풀(working plane spool)에 의해서, 브론즈 펌핑 유닛(bronze pumping unit)을 활주시켜서, 연료 공급 펌프가 요망되는 압력이 되게 한다.One of the most important components of pumps HP180 and HT40, which is used extensively in the control of pumps, especially fuel supply and aircraft engines, is the distributing slide valve (pair base-sole). The flat distribution valve isolates the pump absorption and release cavities. The bronze pumping unit is slid by a working plane spool cured by nitridation of hardness ≥ 770 HV to make the fuel feed pump the desired pressure.

펌프의 효율을 확실히 하기 위해서, 작업 평면 스풀 및 펌핑 유닛은 ≤ 0,001 mm의 나노평탄도 및 Ra = 0,08의 표면 조도로 제작된다.In order to ensure the efficiency of the pump, the working plane spool and pumping unit are fabricated with a nano flatness of? 0.001 mm and a surface roughness of R a = 0.08.

상기 언급된 마찰 쌍은 훨씬 높은 속도(최대 7000회전/분) 및 압력(20kg/cm2까지의 유닛 감지된 압력)에서 다른 쌍 보다 상당히 더 타이트한 마찰 접촉의 조건 하에 제트 연료(상이한 품질의 케로신(kerosene))의 환경에서 작동한다. 따라서, 불충분한 마모 내성 스풀은 효과적으로는 리소스 지표 펌프(resource indicators pump)를 제한할 수 있고 마찰 쌍의 효율의 상실로 인한 고장을 유도할 수 있다[문헌: L.I. Seleznev, V.A. Rizhenkov Estimate of the duration of the incubation period of erosive wear. - Metal Technology, № 3, 2007].The above-mentioned pairs of friction can be used to produce jet fuels (kerosene of different qualities) at significantly higher speeds (up to 7000 revolutions per minute) and pressure (unit sensed pressures up to 20 kg / cm 2 ) (kerosene). Thus, an insufficient abrasion resistant spool can effectively limit resource indicator pumps and can lead to failures due to loss of efficiency of the friction pair (LI Seleznev, VA Rizhenkov Estimate of the duration of The incubation period of erosive wear. - Metal Technology, № 3, 2007].

구조 재료의 마모 내성을 상당히 개선시키는 가장 효과적인 방법 - 보호 코팅의 사용 및 개선이 공지되어 있다.The most effective way to significantly improve the abrasion resistance of structural materials-the use and improvement of protective coatings is known.

마모-내성 및 침식-내성 코팅은, 예를 들어, 몰리브데넘, 니오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 크로뮴, 티타늄, 지르코늄, 니켈 또는 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 침식-내성 금속의 교대 층의 복수 층일 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 층은 중성 가스(neutral gas)의 매질에서 형성되는 금속 또는 금속 혼합물 또는 멘델레예프(Medeleeva) 원소주기율표의 1VA V1A의 층이고, 두 번째 층은 중성 및 반응성 가스의 반응 혼합물이고, 세 번째 층은 니트라이드, 카바이드, 보라이드 또는 이들의 혼합물의 층인 3-층 코팅이 공지되어 있다[참조: Patent RF 2161661, I. Cl. C23C 14/16, publ. 10.01.2001의 상세한 설명]. 코팅은 0.02-0.08 마이크론 두께의 스칸듐, 이트륨 또는 희토류 금속의 서브층(sublayer)을 포함하며, 층의 수는 x 내지 500일 수 있고, 층 두께는 (0.02-5.0)( 0.04-10)(0.1-12.5)의 비율로 있고, 첫 번째 두 개의 층의 두께는 1.0:2.0:2.5의 비율로 있다.The abrasion-resistant and erosion-resistant coating may comprise a plurality of alternating layers of erosion-resistant metal selected from the group consisting of molybdenum, niobium, tantalum, tungsten, chromium, titanium, zirconium, nickel, Layer. For example, the first layer may be a metal or metal mixture formed in a medium of neutral gas or a layer of 1VA V1A of the Medeleeva Periodic Table of Elements, the second layer being a reactive mixture of neutral and reactive gases, A third layer is known as a three-layer coating which is a layer of nitrides, carbides, borides or mixtures thereof (Patent RF 2161661, I. Cl. C23C 14/16, publ. Detailed description of 10.01.2001]. The coating may comprise a sublayer of scandium, yttrium or rare earth metals of 0.02-0.08 micron thickness, the number of layers may be x to 500, and the layer thickness may be (0.02 - 5.0) (0.04 - 10) -12.5), and the thickness of the first two layers is 1.0: 2.0: 2.5.

상기 기재된 마모 내성 코팅은 마모 내성을 지니지만, 상기 언급된 거친 환경에 충분하지 못하다.The abrasion resistant coatings described above have wear resistance, but are not sufficient for the harsh environments mentioned above.

다음 비율의 크로뮴 및 바나듐 원자 %: Cr 28-50, V 50-72를 지니는 니트라이드 조성물(Cr-V)N으로 바나듐을 포함하는 금속 생성물에 증착된 크로뮴 니트라이드를 기반으로 하는 마모-내성 이온-플라즈마 코팅(wear-resistant ion-plasma coating)이 공지되어 있다[참조: Russian patent number 2,025,543, I.Cl. C 23 C 14 /08, publ. 30.12.1994 y.].(Cr-V) having the following ratios of chromium and vanadium atoms%: Cr 28-50, V 50-72 A wear-resistant ion based on chromium nitride deposited on a metal product comprising vanadium A wear-resistant ion-plasma coating is known (Russian patent number 2,025,543, I. Cl. C 23 C 14/08, publ. 30.12.1994 y.].

상기 기재된 코팅은 절삭 공구 및 기술적 공구의 마모 내성을 개선시키기 위해서 산업에서 사용될 수 있으며, 이것은 조성에 따라서 다양하게 1-3.08의 상대 마모 내성을 지닌다.The coatings described above can be used in industry to improve abrasion resistance of cutting tools and technical tools, which have varying abrasion resistance of 1-3.08, depending on the composition.

그러한 코팅의 마모 내성은 비교적 높지만, 이의 사용은 주로 절삭 공구(cutting tool), 즉, 산업적 생산에서의 신속한 회수(recovery)를 위해서 설계되는 공구로 제한된다.The abrasion resistance of such coatings is relatively high, but its use is largely limited to cutting tools, i.e. tools designed for rapid recovery in industrial production.

금속성 또는 세라믹 생성물 상에 지지된 티타늄, 알루미늄 및 크로뮴의 착물 복합체 니트라이드(TixAlyCrz)N를 기반으로 하는 마모 내성 이온성-플라즈마 코팅[참조: Russian patent number 2,050,060, I.Cl. C 23 C 14/06, publ. 27.11.2010]으로서, 크로뮴(z)의 함량이 알루미늄과 티타늄의 함량에 좌우되며, (x-y)의 1/7 내지 1/5로 제한되고, 0,05 ≤ x ≤ y, x/y < 1인 마모 내성 이온성-플라즈마 코팅이 또한 공지되어 있다.Abrasion-resistant ionic-plasma coatings based on complex complex nitrides (TixAlyCrz) N of titanium, aluminum and chromium supported on metallic or ceramic products [Russian patent number 2,050,060, I. Cl. C 23 C 14/06, publ. Wherein the content of chromium (z) depends on the content of aluminum and titanium and is limited to 1/7 to 1/5 of (xy), and 0,05? X? Y, x / y <1 A wear resistant ionic-plasma coating is also known.

상기 기재된 코팅은 개선된 마모 내성을 지니며 절삭 공구에 사용될 수 있다. 즉, 이의 기능이 또한 이러한 영역으로 제한된다. ***The coatings described above have improved abrasion resistance and can be used in cutting tools. That is, its function is also limited to this area. ***

목적상 청구된 기술적 해결방법에 가장 가깝게는, 기술적 본질 및 사용 결과는 질화된 층과 니트라이드 티타늄 및 알루미늄의 층을 포함하는 다층 코팅[참조: U.S. Patent Application № US 2009/ 0123737의 상세한 설명 및 The coating of the treated surface resistant to erosion by solid particles, I. Cl. B32B 18/00, publ. 14.05.2009]로서, 티타늄 니트라이드가 통상의 방식으로 얻은 질화된 층상에 자리하고, 10 nm 내지 100 nm의 두께의 AlCrN 층과 교대되며, 전체 두께가 19 마이크론 내지 20 마이크론인 다층 코팅이다.To the closest possible objective to the claimed technical solution, the technical nature and results of the use are based on a multilayer coating comprising a layer of nitrided and nitrided titanium and aluminum (see U.S. Pat. Patent Application No. US 2009/0123737, and the coating of the treated surface to be resistant to erosion by solid particles, I. Cl. B32B 18/00, publ. 14.05.2009] is a multilayer coating having a total thickness of 19 microns to 20 microns, with titanium nitride located on the nitrided layer obtained in a conventional manner, alternating with an AlCrN layer having a thickness of 10 nm to 100 nm.

그러한 코팅은 마모에 대한 상당한 내성을 지닐 수 있다. 그러나, 그러한 코팅의 형성은 작업 표면의 기하학적 파라미터에서의 상당한 변화를 수반한다. 많은 장치에서 처리된 표면을 사용하기 위해서, 그들은 화학적-열 처리의 결과를 무효화하는 최대 1-2 마이크론의 코팅 두께의 감소와 관련된 가외의 가공을 필요로 한다.Such coatings can have substantial resistance to abrasion. However, the formation of such a coating involves a significant change in the geometric parameters of the work surface. In order to use treated surfaces in many devices, they require extra processing associated with a reduction in the coating thickness of up to 1-2 microns to invalidate the results of chemical-thermal treatments.

마모 내성, 조도 및 극한 조건에서의 작동 기회와 관련하여 기록적인 성능을 지니는 새로운 물질의 개발에 대한 현대의 연구는 밀접하게는 크기가 몇백 내지 몇 나노미터인 구조적 원소들을 함유하는 다성분 조성물을 생성시키는 나노기술의 방향과 연관되어 있다. 그러한 물질은 통상의 구조를 지니는 동일한 조성의 물질에 비해서 마찰 및 그 밖의 성질에 관해서 각각의 특성이 몇배 더 높을 수 있다.Modern research on the development of new materials with recordable performance in terms of wear resistance, roughness and operating opportunities in extreme conditions has produced a multicomponent composition containing structural elements that are closely sized from a few hundreds to a few nanometers Is related to the direction of nanotechnology. Such materials may be several times higher in their properties in terms of friction and other properties than materials of the same composition having a conventional structure.

본 발명의 기초는 니트라이드 층, 티타늄 및 알루미늄 니트라이드 층을 함유하는 마찰 쌍을 위한 마모-내성 코팅을 개선시키는 과제로서, 사전-질화된 베이스 물질(pre-nitrided base material)의 표면 상의 첫 번째 티타늄 층, 티타늄과 니트라이드 티타늄의 교대 나노층의 형태의 두 번째 층, 티타늄 니트라이드와 알루미늄 니트라이드의 교대 나노층의 형태의 세 번째 층 및 알루미늄 니트라이드의 네 번째 층의 실행으로 인해서, 새로운 기술적 결과를 제공하는 과제이다. 전이층(transitional layer)을 제조하는데 있어서, 견실한 기초 나노층을 통한 매짐성의 질화된 표면(brittle nitrided surfece)으로부터 높은 화학적 비반응성을 지니는 런닝(running)-코팅된 알루미늄 니트라이드의 외부까지의 전이부에 층의 가소성에서의 부드러운 변화(smooth change)가 제공된다. 런닝-인 레이어(running-in layer) 동안의 이러한 표면은 런닝 마찰 표면의 최상의 쌍을 제공하여 나노층 코팅 TiN-AlN 코팅의 내구성을 향상시키고, 공격적인 환경(aggressive environment)의 침식 작용을 포함한, 일반적으로 어떠한 종류의 마모에 대한 내성을 제공한다.The basis of the present invention is the improvement of a wear-resistant coating for a friction pair containing a nitrided layer, a titanium and an aluminum nitride layer, wherein the first layer on the surface of the pre-nitrided base material Titanium Layer, Titanium and Nitride Titanium The second layer in the form of a nanometer layer, the third layer in the form of a nanometer layer alternating with titanium nitride and aluminum nitride, and the execution of the fourth layer of aluminum nitride, It is a challenge to provide technical results. In the manufacture of a transitional layer, a transition from a brittle nitrided surfece through a robust base nanolayer to the exterior of a running-coated aluminum nitride with high chemical non-reactivity A smooth change in plasticity of the layer is provided. These surfaces during the running-in layer provide the best pair of running friction surfaces to improve the durability of the nanotubular-coated TiN-AlN coating, and the aggressive environment, including erosion To provide resistance to wear of any kind.

문제는, 니트라이드 층과 티타늄 및 니트라이트 알루미늄의 니트라이드 층을 포함하는 공지된 마모-내성 코팅에서, 본 발명에 따라서, 첫 번째 티타늄 층이 베이스 물질의 사전-질화된 표면상에 제조되고, 두 번째 층이 티타늄과 티타늄 니트라이드의 교대 나노층의 형태이고, 세 번째 층이 또한 티타늄 니트라이드와 알루미늄 니트라이드의 교대 나노층의 형태이고, 네 번째 층이 알루미늄 니트라이드로 제조된다는 점에서 해결된다.The problem is that in a known abrasion-resistant coating comprising a nitride layer and a nitride layer of titanium and nitrite aluminum, according to the invention, a first titanium layer is produced on the pre-nitrided surface of the base material, The second layer is in the form of an alternating nano layer of titanium and titanium nitride and the third layer is also in the form of an alternating nano layer of titanium nitride and aluminum nitride and the fourth layer is made of aluminum nitride do.

본 발명에 따르면, 첫 번째 층은 0.2-0.3 마니크론 두께의 티타늄으로 제조된다.According to the present invention, the first layer is made of titanium with a thickness of 0.2-0.3 manichron.

본 발명에 따르면, 두 번째 층은 티타늄과 티타늄 니트라이드의 교대 나노층의 형태이고, 이들의 반복 주기는 10 nm이며, 개별적인 나노층의 두께는 각각 2 nm 및 8 nm이고, 층의 전체 두께는 0.2-0.3 마이크론이다.According to the present invention, the second layer is in the form of alternating nanolayers of titanium and titanium nitride, the repetition period of which is 10 nm, the thickness of the individual nanolayers is 2 nm and 8 nm, respectively, 0.2-0.3 microns.

본 발명에 따르면, 세 번째 층은 티타늄 니트라이드와 알루미늄 니트라이드TiN-AlN(50/50)의 교대 나노층의 형태이고, 이들의 반복 주기는 20 nm이고, 나노층들이 균일한 두께를 지니며, 층의 전체 두께는 0.5-0.7 마이크론이다.According to the present invention, the third layer is in the form of alternating nanolayers of titanium nitride and aluminum nitride TiN-AlN (50/50) with a repetition period of 20 nm, the nanolayers having a uniform thickness , The overall thickness of the layer is 0.5-0.7 microns.

본 발명에 따르면, 네 번째 층은 0.3-0.5 마니크론 두께의 알루미늄 니트라이드로 제조된다.According to the invention, the fourth layer is made of aluminum nitrides of 0.3-0.5 manichron thickness.

상기 기술적인 해결방법으로부터 알 수 있는 바와 같이, 청구된 본질(claimed essence)은 원형(prototype)과는 다르며, 그에 따라서, 신규하다.As can be seen from the above technical solution, the claimed essence is different from the prototype and is therefore novel.

본 발명의 해결 방법은 마모 및 세이저(seizure)에 대한 높은 내성을 지니면서, 고속에서 작동하는 정밀 부품의 강도 특성을 유지시키고 마찰 쌍의 부품들의 상대적인 운동 및 디스크의 실질적인 축상 부하(substantial axial load)가 지지되는 코팅을 제공하는 점에서 종래의 기술과는 근본적으로 다르다.The solution of the present invention is to maintain the strength characteristics of precision components operating at high speeds with high resistance to wear and seizures and to maintain the relative motion of the parts of the friction pair and the substantial axial load Is fundamentally different from the prior art in that it provides a supported coating.

제안된 해결방법은 산업상 이용 가능하며, 현대의 생산 조건에서 제조된 장비를 사용하여 코팅 Avinit C310-n1의 형태로 실행된다.The proposed solution is industrially available and is implemented in the form of a coating Avinit C310-n1 using equipment manufactured under modern production conditions.

표 1은 스틸 샘플 8Х4B9Ф2 - Ш에 적용된 코팅의 특성을 나타내고 있다.Table 1 shows the properties of the coatings applied to the steel samples 8X4B9F2 - Ш.

Figure pct00001
Figure pct00001

‡ HV = 3000 - 3200 Vickers로 주어진 PMT-3 마이크로경도 값을 이용한 증거 샘플에 대한 마이크로경도 HV100의 측정. 코팅의 두께는 9 마이크론이다.‡ H V = 3000 - A measurement of microhardness HV 100 for evidence samples using PMT-3 microhardness values given by 3200 Vickers. The thickness of the coating is 9 microns.

† 회사 CSM(스위스)(부하율 20,00 mH /min, 0.6 g 부하에서의 최대 깊이 100,00 nm, 결과의 처리 - 모델 Oliver-Farah에서), H = 2500 - 3000 MPa, E = 250 -300 GPa, K = 0,30의 푸아송비(Poisson's ratio)의 나노경도를 측정하기 위한 장치를 사용하여 증거 샘플에 대한 코팅 Avinit C310-n1의 나노 경도 및 영율(Young's modulus)의 측정. 1.5 마이크로미터의 코팅 두께가 최적이다.† Company CSM (Switzerland) (load factor 20,00 mH / min, maximum depth of 100,00 nm at 0.6 g load, treatment of results - at model Oliver-Farah), H = 2500 - 3000 MPa, E = 250 -300 Measuring the Nano Hardness and Young's modulus of coated Avinit C310-n1 for evidence samples using a device for measuring the nano hardness of Poisson's ratio at GPa, K = 0,30. A coating thickness of 1.5 micrometers is optimal.

마찰 시험은 스틸 8H4V9F2 - Ш - 브론즈(bronze) 및 하기 브론즈와 쌍을 이룬 코팅 Avinit C310-n1(TiAlN - AlN)의 쌍에서 다이아그램(diagram) "큐브-로울러(cube - roller)"에 대한 광범위한 PV(PV ≥ 2000[kgf/cm x m/s]에서의 값까지)에서의 점수에 대한 마찰 계수 Ffr, 마모- 및 내성의 값을 측정하기 위해서 수행되었다:The friction tests were carried out on a wide range of diagram "cube-rollers" in pairs of steel 8H4V9F2-Ш-bronze and a coating Avinit C310-n1 (TiAlN-AlN) Was performed to determine the values of the friction factor F fr , wear-out and resistance to points at PV (up to a value of PV ≥ 2000 [kgf / cm xm / s]):

- 산업적 기술에 의해서 처리된 브론즈 Br.010S2H3;- bronze Br.010S2H3 treated by industrial technique;

- 산업적 기술에 의해서 처리된 브론즈 Br.Cu3H3СS20F0,2

Figure pct00002
;- Bronze treated by industrial technology Br.Cu3H3СS20F0,2
Figure pct00002
;

- 산업적 기술에 의해서 처리된 브론즈 Br.Сu6F0,9(VB -24).- Bronze Br.Сu6F0,9 (VB-24) treated by industrial technology.

동시에, 경계 윤활(작업 유체 - 제트 연료 TC-1)하에 시험된 나노층 Avinit C310-n1 피복을 지니는 작업 표면을 지니는 마찰 쌍이 이하의 특성이 있음이 밝혀졌다:At the same time, it was found that the friction pair having a working surface having the nanofiber Avinit C310-n1 sheath tested under boundary lubrication (working fluid-jet fuel TC-1) has the following characteristics:

- 스코어포메이션(scoreformation)에 대한 높은 내성;- high tolerance to scoreform;

- 최상의 런닝-작업 표면 - "피복 Avinit C310-n1(TiAlN - AlN) - 산업적 기술로 처리된 브론즈 Br.010S2N3";- Best running - Working surface - "Coated Avinit C310-n1 (TiAlN - AlN) - Bronze Br.010S2N3 treated with industrial technology";

- 가온 기간 약 60 min 동안, 이차 런-인(run-in)의 결여, 그 후에, 마찰 계수가 1600H의 일정한 부하에서 0.1 ... 0.09 내로 안정화됨;- a lack of a second run-in during a heating period of about 60 min, after which the coefficient of friction is stabilized to within 0.1 ... 0.09 at a constant load of 1600H;

- "피복 Avinit C310-n1(TiAlN - AlN) - 산업적 기술에 의해서 처리된 브론즈 Br.Su6F0,9(VB -24)" 쌍의 설정 없이 두 작업 표면의 최상의 마모 내성.- "Fabric Avinit C310-n1 (TiAlN - AlN) - the best abrasion resistance of both work surfaces without setting the bronze Br.Su6F0,9 (VB -24)" pair treated by industry technology.

실제 샘플 및 일반적인 결합으로서의 마찰 쌍 Avinit C310-n1 - 브론즈의 마모 내성은 최대이며 "기본(basic)" 쌍 "8H4V9F2-SH - 브론즈 Br.Su3N3CS20F0,2(VB23 NC)"보다 상당히 더 높고, 항공 연료에서 작동하는 때에 더 우수하다.The abrasion resistance of the Avinit C310-n1-Bronze as the actual sample and general bond is the maximum and significantly higher than the "basic" pair "8H4V9F2-SH-Bronze Br.Su3N3CS20F0,2 (VB23 NC) It is better when operating in.

마모 시험 8 시간 후에 검출된 마모 중량은 이하와 같다:The abrasion weight detected after 8 hours of abrasion test is as follows:

- 전체로서 쌍의 "베이스(base)"보다 적어도 12배 더 작음;- at least 12 times smaller than the "base" of the pair as a whole;

- 더욱 견실한 샘플 쌍에 비해서 적어도 2.5배 더 작음:- at least 2.5 times smaller than a more robust sample pair:

- 더욱 연성의 샘플 쌍에 비해서 적어도 44배 더 작음;At least 44 times smaller than a more ductile sample pair;

- 시험 8 시간 후의 "다이렉트(direct)" 쌍 상에서, 코팅은 적용된 대조 방법에서는 나타나지 않는 거의 제로(zero) 마모 또는 열화(deterioration)를 나타내어, 이들 쌍의 높은 마모 내성을 나타냄. 마찰 계수는 "기본(basic)" 쌍 8H4V9F2 - SH - Br.Su3N3CS20F0,2(VB23 NC)"에 비해서 "커플 "피복 Avinit C310-n1(TiAlN - AlN) - 산업적 기술에 의해서 처리된 브론즈 Br.Su6F0,9(VB -24)보다 더 낮음이 밝혀짐.On the "direct" pair after 8 hours of testing, the coating exhibits almost zero wear or deterioration that is not present in the applied control method, indicating high wear resistance of these pairs. The coefficient of friction was calculated from the "Couplings" Avinit C310-n1 (TiAlN-AlN) - bronze Br.Su6F0 (TiAlN - AlN) treated by the industrial technique versus the "basic" pair 8H4V9F2 - SH - Br.Su3N3CS20F0,2 , And 9 (VB -24).

가장 낮은 마찰 계수는 쌍 - 어떠한 후속 가공 없이 조도 Ra ▼ 10을 지니는 작업 접지 표면 질화 스틸 8X4V9F2 - SH에 적용된 3200HV의 경도 및 0,001 ... 0,002 mm의 두께를 지니는 피복 Avinit C310-n1를 지녔다.The lowest coefficient of friction is pair-work with a roughness Ra of 10 without any subsequent machining. The surface has a hardness of 3200 HV and a coating Avinit C310-n1 with a thickness of 0,001 ... 0,002 mm, applied to the steel nitrile 8X4V9F2-SH.

쌍의 마찰 계수는 전체 부하 범위에서 0.095를 초과하지 않으며, 최고 부하(full load)에서 조사된 코팅의 마찰 쌍에 대해서 얻은 최소 값에 상응하는 0.065이었다.The coefficient of friction of the pair did not exceed 0.095 over the entire load range and was 0.065 corresponding to the minimum value obtained for the friction pair of the irradiated coating at full load.

상기 언급된 것뿐만 아니라, 어떠한 Br.Su6F0,9(VB -24)는 마찰 쌍의 배치 제조 공정(batch manufacturing process)에서 사용되는 확산 용접에서 매우 저급-기술이며, 이들 분배기 스풀에서 사용하기에 가장 유망한 것으로서 피복 "Avinit C310 -n1(TiAlN - AlN) - 산업적 기술에 의해서 처리된 브론즈 Br.010S2N3"의 마찰 쌍을 선택하는 것을 허용한다. In addition to those mentioned above, any Br.Su6F0,9 (VB-24) is a very low-level technique for diffusion welding used in the friction manufacturing process of a friction pair, Avinit C310-n1 (TiAlN-AlN) as promising allows to select the friction pair of bronze Br.010S2N3 treated by industrial technique.

비교 리소스 시험을 위한 리소스(resource), Avinit C310-n1이 코팅되거나 코팅되지 않은 집합체 진행된 파티 분배 스풀(aggregate experienced party distribution spool)이 제조되었다(표 2).An aggregate experienced party distribution spool with and without coated or uncoated Avinit C310-n1 resource was prepared (Table 2).

표 2. 분배 스풀의 기하학적 파라미터Table 2. Geometrical parameters of the dispensing spool

Figure pct00003
Figure pct00003

코팅 전의 상태와 비교할 때에, 코팅된 표면의 기하학적 일그러짐 및 조도는 검출되지 않는다.Compared to the state before coating, the geometric distortion and the roughness of the coated surface are not detected.

리소스 집합 시험의 결과(표 3)로서, 작업 평면 분배기 스풀 상의 코팅 C310-n1은 상당히 더 높은 성능의 펌프 리소스를 제공한다.As a result of the resource set test (Table 3), the coating C310-n1 on the working plane distributor spool provides significantly higher performance pump resources.

표 3. 집합체 리소스(aggregate resource)의 시험결과Table 3. Test results of aggregate resource

Figure pct00004
Figure pct00004

시험 동안에, 나노층 코팅 Avinit C310-n1 적용의 또 다른 상당한 긍정적인 점이 검출되었다.During the test, another significant positive point of application of the nanoparticle coating Avinit C310-n1 was detected.

일반적으로, 극히 높은 온도의 마찰 영역에서 항공기 연료 펌프 상에서 작동되는 때에 마찰 조건을 더 열화시키고 리소스 지표 마찰 쌍을 상당히 제한하는 작업 환경 코킹 생성물이 생성된다. 시험은 나노층 코팅 Avinit C310-n1의 사용이 유닛의 작동 조건하에 케로신 코킹을 거의 완전히 방지함을 나타내고 있으며, 이는 작업 트리보파라 쌍(work triboparah pair)을 개선시킨다.Generally, a working environment caulking product is created that further degrades friction conditions and significantly limits the resource surface friction pair when operating on an aircraft fuel pump in an extremely high temperature friction region. The test shows that the use of the nanoparticle coating Avinit C310-n1 almost completely prevents kerosene coking under the operating conditions of the unit, which improves the work triboparah pair.

따라서, 분배 슬라이드 밸브와의 마찰에서 나노층 Avinit C310-n1 코팅의 적용은 높은 신뢰성 및 새로운 집합체 디자인의 생산을 보장하고 이들의 유효 수명(service life)을 5 - 20배 증가시킨다.Thus, the application of the nano-layer Avinit C310-n1 coating in friction with dispense slide valves ensures high reliability and production of new aggregate designs and increases their service life by 5-20 times.

리소스 작업의 개선은,Improvements in resource operations,

- 마찰 계수의 일부 감소와 함께, 펌프의 모든 작동 조건에 대한 물질 펌핑 유닛과의 마찰 코팅 물질의 상용성;The compatibility of the friction coating material with the material pumping unit for all operating conditions of the pump, with some reduction in coefficient of friction;

- 분배 밸드의 작업 평면의 경도(강도)를 ≥ 3200 HV까지 증가시키면서, 코팅이, 상기 정의된 바와 같이, 작업 평면의 초기 기하학적 파라미터를 변경시키지 않음;- the coating does not change the initial geometric parameters of the working plane, as defined above, while increasing the hardness (strength) of the working plane of the distribution bale to ≥ 3200 HV;

- 마찰 쌍의 성능에 대한 케로신 코킹 생성물의 부정적인 충격을 제거함에 의해서 제공된다.- by eliminating the negative impact of the kerosene coking product on the performance of the friction pair.

Claims (5)

니트라이드 층과 티타늄 및 알루미늄 니트라이드의 층들을 포함하는 마모-내성 마찰 방지 코팅 마찰 쌍(wear-resistant anti-friction coating friction pair)으로서,
첫 번째 티타늄 층이 기본 물질의 사전-질화된 표면 상에 제조되고, 두 번째 층이 티타늄과 티타늄 니트라이드의 교대 나노층들의 형태로 제조되고, 세 번째 층이 또한 티타늄 니트라이드와 알루미늄 니트라이드의 교대 나노층들의 형태로 제조되고, 네 번째 층이 알루미늄 니트라이드로 제조되는 것을 특징으로 하는 마모-내성 마찰 방지 코팅 마찰 쌍.
A wear-resistant anti-friction coating friction pair comprising a nitrided layer and layers of titanium and aluminum nitride,
The first layer is made on the pre-nitrided surface of the base material, the second layer is made in the form of alternating nano-layers of titanium and titanium nitride, the third layer is also made of titanium nitride and aluminum nitride Wherein the second layer is made in the form of alternating nano-layers and the fourth layer is made of aluminum nitride.
청구항 1에 있어서,
첫 번째 층이 0.2-0.3 마이크론의 두께의 티타늄으로 제조되는 것을 특징으로 하는 마모-내성 마찰 방지 코팅.
The method according to claim 1,
Characterized in that the first layer is made of 0.2-0.3 micron thick titanium.
청구항 1에 있어서,
두 번째 층이 타타늄과 티타늄 니트라이드의 교대 층들의 형태로 제조되고, 이들의 반복 주기가 10 nm이고, 개별적인 나노층들의 두께가 각각 2nm 및 8 nm이며, 이들의 전체 두께가 0.2-0.3 마이크론인 것을 특징으로 하는 마모-내성 마찰 방지 코팅.
The method according to claim 1,
The second layer is made in the form of alternating layers of titanium and titanium nitride, their repetition period is 10 nm, the thickness of the individual nanolayers is 2 nm and 8 nm, respectively, and their total thickness is 0.2-0.3 microns Resistant anti-friction coating.
청구항 1에 있어서,
세 번째 층이 티타늄 니트라이드와 알루미늄 니트라이드 TiN-AlN(50/50)의 교대 나노층들의 형태로 제조되고, 이들의 반복 주기가 20 nm이고, 나노층들이 균일한 두께로 선택되고, 이들의 전체 두께가 0.5-0.7 마이크론인 것을 특징으로 하는 마모-내성 마찰 방지 코팅.
The method according to claim 1,
The third layer is made in the form of alternating nanolayers of titanium nitride and aluminum nitride TiN-AlN (50/50), their repetition period is 20 nm, the nanolayers are chosen to be of uniform thickness, Characterized in that the total thickness is 0.5-0.7 microns.
청구항 1에 있어서,
네 번째 층이 0.3-0.5 마이크론의 두께의 알루미늄 니트라이드로 제조되는 것을 특징으로 하는 마모-내성 마찰 방지 코팅.
The method according to claim 1,
Wherein the fourth layer is made of aluminum nitride in a thickness of 0.3-0.5 microns.
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