具有涂层耗尽区的磨损零件和生产该磨损零件的方法技术

公开了具有耗尽区的磨损零件（12）和生产该磨损零件的方法、用于生产具有耗尽区的磨损零件（12）的系统和控制结构以及相关的方法和软件。一些方法利用等离子体增强化学气相沉积过程来生产在磨损零件上具有所需涂层轮廓（28）的涂层。

【技术实现步骤摘要】
具有涂层耗尽区的磨损零件和生产该磨损零件的方法
本公开涉及磨损零件。
技术介绍
术语“磨损零件”指零件，例如机械组件，其经受反复运动，与其他零件重复地相对接合，且/或其他方式通常遭受一段时间后要求磨损零件被替换的过程。磨损零件的示例可以包括这些说明的、不排他的示例，如紧固件、轴衬、轴承承载件、套管和销钉。例如，在航空工业中，磨损零件可以包括与起落装置系统、襟翼和致动器系统或者包括随着时间通常需要替换的零件的任意其他系统相关的零件。飞行器、汽车、宇宙飞船、火车、机床、机器人、制造机器、钻探设备、泵送设备、能量生成设备、减震器系统以及许多许多其他的机械系统也利用需要替换的磨损零件。磨损零件或者至少磨损零件的磨损表面经常被涂覆有或者至少部分被涂覆有镀铬层以作为硬的保护层从而延长磨损零件的使用寿命。使用在磨损零件上的镀铬层附加地或者替代性地可以被称为硬铬、工业铬和/或工程铬。使用在磨损零件上的镀铬层通常厚度范围为近似1到5密耳，其可以被称为标准镀铬层。有时，可以使用厚度在近似0.3到1密耳范围内的镀铬层，并且其可以称为稀密度镀铬层。磨损零件的镀铬层通常在零件的被涂覆部分、区域或特征和未涂覆层部分、区域或者特征之间包括过渡或渐缩段（taper）。因此镀铬层可以描述为限定涂层轮廓，其包括均匀厚度的镀层区域以及镀层从均匀厚度区域渐缩到零的一个或更多个区域。厚度渐缩的这些区域可以附加地或者替代性地被称为耗尽（run-out）区域或者减重（run-off）区域，和/或镀层可以描述为已经被耗尽或者减重。需要厚度渐缩的这些区域，以便限制应力增强区域、限制边缘磨损并且大体增加零件的疲劳寿命。由于与包括磨损零件的机械组件相关的容限以及有时的临界容限（criticaltolerance）的原因，经常需要替换磨损零件以具有尽可能精密匹配的涂层轮廓，如果不能精确匹配，则要替换零件的涂层轮廓。替换零件和被替换的零件之间的涂层和耗尽区的厚度差小于0.5甚至小于0.1密耳在许多应用中是重要的。
技术实现思路
公开了具有耗尽区的磨损零件以及生产该磨损零件的方法。也公开了用来生产具有耗尽区的磨损零件的系统和控制结构。根据本公开的一些磨损零件包括具有所需或预定涂层轮廓的涂层。对于具有所需或预定涂层轮廓的零件，根据本公开的一些磨损零件是替换零件。根据本公开的一些磨损零件包括用沉积过程被施加的涂层。根据本公开的方法包括在磨损零件表面上沉积涂层，以便该涂层具有所需或预定涂层轮廓。也公开了设计与沉积过程一起使用以生产具有所需或预定涂层轮廓的磨损零件的定制掩模夹具的方法。附图说明图1是根据本公开示意地说明包括磨损零件、控制结构和沉积机器的系统的图解。图2是描述根据本公开的磨损零件的说明性、非限制性示例的示意侧视图。图3是描述根据本公开的控制结构和磨损零件的说明性、非限制性示例的示意侧视图，以及在与控制结构和磨损零件相关联的等离子增强的化学气相沉积过程期间产生的电场的示意描述。图4是示意地描述根据本公开的说明性、非限制性方法的流程图。图5显示了可以对应于根据本公开的磨损零件的基体的横截面轮廓的示意描述，以及为了测试的目的而构造的掩模夹具的说明性非限制性示例。图6以图表表示了轮廓测定数据以及因此以图表表示被施加涂层的最终涂层轮廓。具体实施方式这里公开了生产具有所需或预定涂层轮廓的磨损零件的方法以及相关的系统、控制结构、磨损零件、软件和其他方法。图1示意地说明了与根据本公开的方法相关的系统10。如示意说明地，系统10可以包括一个或更多个磨损零件12、控制结构14和沉积机器16。根据本公开的磨损零件12包括任何合适的磨损零件，其所需或预定特定的涂层轮廓。例如，磨损零件12可以包括（但不限制于）紧固件、轴衬、轴承承载件、套管和/或销钉中的一种或更多种。例如，用在航空工业中的磨损零件12可以包括与起落装置系统、襟翼和致动器系统或者包括随着时间通常需要替换的零件的系统相关的零件。然而，根据本公开的磨损零件12不限制于用在航空工业中的磨损零件，并且磨损零件12可以用在与如下这些说明性非限制性示例相关的组件中，例如飞行器、汽车、宇宙飞船、火车、机床、机器人、制造机器、钻探设备、泵送设备、能量生成设备、减震器系统和任何其他合适的机械组件。磨损零件12可以包括涂层或镀层18，其是利用沉积过程被涂覆的。在许多实施例（虽然不必须）中，涂层或者镀层18可以是在磨损零件12上的保护层。在涂覆涂层18之前和之后可以描述磨损零件12。此外，参考图2，磨损零件可以被描述为，具有包括在其上施加、粘附或者其他方式结合有涂层18的至少一个表面22的主体20。虽然不必须，但是一些磨损零件12可以包括多层涂层，例如图2中以双点划线所示意说明的。在图2中示意的描述说明了涂层18的三个可选层34；然而，作为磨损零件12上的涂层18，可以沉积一、二、三或者四层或者更多层。如所说明的，可以用于涂层18中一个或更多层的材料的非限制性示例包括针对粘附特性、应力控制特性、耐久特性和/或延展特性被选择的材料。一些涂层可以描述为用于加强延展性和/或耐久特性的多层薄膜。涂层的其他类型和涂层的可选层也是在本公开的保护范围内的。可以制造成磨损零件主体20的材料的说明性非限制性示例包括（但不限制于）钢、高强度钢、不锈钢、铝、铝合金、钛、钛合金、镍、镍合金、钼和钼合金以及非金属材料，例如热塑塑料。涂层18的材料的说明性非限制性示例包括（但不限制于）氮化物基磨损涂层材料和类金刚石。除了氮化物基磨损涂层材料和类金刚石之外，利用沉积过程能够被沉积到主体20上的任何材料均可以用于涂层18。合适的沉积过程的说明性非限制性示例包括（但不限制于）化学气相沉积（CVD）过程，例如（但不限制于）等离子体增强化学气相沉积（PECVD）。可以被沉积作为涂层18的材料的说明性非限制性示例包括（但不限制于）二氧化硅（来自于二氯甲硅烷、硅烷、四乙氧基甲硅烷、循环有机硅烷）、氮化硅（硅烷+氨或者氮）、硅氮氧化合物、金刚砂、碳纳米管&巴克明斯特富勒烯、硅锗、钼、钽、钛、镍、钨、磷化铟、三甲基铝（TMA或者TMAI）、三乙基铝（TEA或者TEAI）、三甲基镓（TMG或者TMGa）、三乙基镓（TEG或者TEGa）、三甲基铟（TMI或者TMIn）、三乙基铟（TEI或者TEIn）、二异丙基甲基铟（DIPMeIn）、乙基二甲基铟（EDMIn）、异丁基锗烷（IBGe）、二甲氨基锗三氯化物（DiMAGeC）、四甲基锗烷（TMGe）、四乙基锗烷（TEGe）、苯肼、二甲基肼（DMHy）、叔丁基胺（TBAm）、氨NH3、磷化氢PH3、磷酸三丁酯（TBP）、双膦基乙烷（BPE）、砷化三氢AsH3、叔丁基胂（TBAs）、一乙基胂（MEAs）、三甲基胂（TMAs）、三甲基锑（TMSb）、三乙基锑（TESb）、三异丙基锑（TIPSb）、锑化三氢SbH3、二甲基镉（DMCd）、二乙基镉（DECd）、甲基烯丙基镉（MACd）、二甲基碲化物（DMTe）、二乙基碲化物（DETe）、二异丙基碲化物（DIPTe）、二甲基硒化物（DMSe）、二乙基硒化物（DESe）、二异丙基硒化物（DIPSe）、锌、二甲基锌、二乙基锌（DEZ）、AlGaAs、AlGaInP、AlGaN、AlGaP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂覆磨损零件表面（22）的方法，所述方法包括：相对于磨损零件（12）布置掩模夹具（42、62），其中所述磨损零件（12）包括要被涂覆的磨损零件表面（22），并且其中所述布置大体在所述掩模夹具（42、62）和所述磨损零件表面（22）之间限定体积（44）；以及在所述布置之后，利用化学气相沉积将沉积材料沉积到所述磨损零件表面（22），其中所述掩模夹具（42、62）相对于所述磨损零件表面（22）的位置在所述掩模夹具（42、62）和所述磨损零件表面（22）之间的所述体积（44）内限定减弱的电场区域（38），其中所述沉积材料限定涂层轮廓（28）。

【技术特征摘要】
2012.03.07 US 13/414,0221.一种涂覆磨损零件表面(22)的方法，所述方法包括：相对于磨损零件布置掩模夹具(42、62)，其中所述磨损零件包括要被涂覆的磨损零件表面(22)，并且其中所述布置在所述掩模夹具(42、62)和所述磨损零件表面(22)之间限定体积(44)；以及在所述布置之后，利用化学气相沉积将沉积材料沉积到所述磨损零件表面(22)，其中所述掩模夹具(42、62)相对于所述磨损零件表面(22)的位置在所述掩模夹具(42、62)和所述磨损零件表面(22)之间的所述体积(44)内限定减弱的电场区域(38)，其中所述沉积材料限定涂层轮廓(28)。2.权利要求1所述的方法，其中所述涂层轮廓(28)是预定涂层轮廓(28)。3.权利要求2所述的方法，其中所述磨损零件是用于要被替换的零件的替换零件，并且其中，所述预定涂层轮廓(28)对应于所述要被替换的零件的轮廓。4.权利要求3所述的方法，其中所述磨损零件包括轴衬、轴承承载件、销钉、紧固件、套管、起落装置硬件、襟翼硬件或者致动器硬件。5.权利要求3所述的方法，其中所述要被替换的零件包括镀铬层。6.权利要求2或3所述的方法，其中所述预定涂层轮廓(28)包括邻近所述磨损零件表面(22)的边缘的渐缩区域。7.权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述掩模夹具(42、62)包括垂悬件(46)；并且其中所述布置包括：相对于要被涂覆的所述磨损零件表面(22)将所述垂悬件(46)布置在间隔开的位置，以便限定在所述掩模夹具(42、62)和所述磨损零件表面(22)之间的所述体积(44)。8.权利要求7所述的方法，其中所述垂悬件(46)限定垂悬件表面(48)，所述垂悬件表面(48)具有对应于所述磨损零件表面(22)的边缘区域(32)的外形。9.权利要求8所述的方法，其中当所述垂悬件(46...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·S·C·平格里，M·HE·韦尔，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：