Luận văn thạc sĩ về thấm nitơ plasma và mạ DLC trên vật liệu SCM415

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật vật liệu nghiên cứu thấm nitơplasma và mạ dlc liên tục trên vật liệu scm415 bằng thiết bị, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên

• Tác giả: Nguyễn Đức Duy
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Dán
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Vật Liệu Kim Loại và Hợp Kim
• Đề tài: Nghiên Cứu Thấm Nitơ-Plasma Và Mạ DLC Liên Tục Trên Vật Liệu SCM415 Bằng Thiết Bị UBMS
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
• 1.1. Thấm Nitơ-Plasma
• 1.1.1. Quá trình thấm Nitơ-Plasma
• 1.1.2. Thép dùng để thấm Nitơ
• 1.1.3. Sự phân lớp
• 1.1.4. Đặc điểm của thấm Nitơ-Plasma
• 1.1.5. Các thông số của quá trình thấm Nitơ-Plasma
• 1.1.6. Qui trình xử lí thấm Nitơ-plasma
• 1.2. Phương pháp phún xạ (Sputtering)
• 1.2.1. Phún xạ là gì?
• 1.2.2. Cơ chế phún xạ
• 1.2.3. Các loại phún xạ
• 1.2.4. Ưu điểm và hạn chế của phương pháp phún xạ
• 1.2.5. Hiệu suất phún xạ
• 1.2.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phún xạ
• 1.2.7. Các loại bia phún xạ
• 1.3. Lớp phủ Cacbon giống kim cương - (DLC) và qui trình phủ
• 1.3.1. Tổng quan về DLC
• 1.3.2. Phương pháp chế tạo
• 1.3.3. Tính chất lớp DLC
• 1.3.4. Qui trình phủ DLC
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ PHỦ DLC
• 2.1. Thiết bị phún xạ từ không cân bằng UnBalanced Magnetron Sputtering (UBMS)
• 2.1.1. Tính năng thiết bị
• 2.1.2. Cấu tạo thiết bị
• 2.2. Thấm Nitơ bằng thiết bị UBMS
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
• 3.1. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 3.1.1. Nguyên lý hoạt động và sự tạo ảnh trong SEM
• 3.2. Phổ Raman
• 3.2.1. Sự tạo thành tín hiệu Raman
• 3.2.2. Ứng dụng của phổ Raman trong nghiên cứu DLC
• 3.3. Nhiễu xạ tia X
• 3.3.1. Tổng quan về tia X
• 3.3.2. Cách tạo ra tia X
• 3.3.3. Hiện tượng nhiễu xạ tia X
• 3.3.4. Định luật Vulf – Bragg
• 3.3.5. Các phương pháp phân tích tinh thể bằng tia X
• 3.4. Thử nghiệm độ mài mòn Pin on Disk
• 3.5. Thử nghiệm đo độ bám lớp phủ (Scratch adhesive test)
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM
• 4.1. Nguyên vật liệu, hoá chất dùng trong quá trình thực nghiệm
• 4.1.1. Nguyên vật liệu dùng trong quá trình tẩy rửa
• 4.1.2. Nguyên vật liệu dùng trong quá trình thấm Nitơ và phủ DLC
• 4.2. Chế tạo mẫu
• 4.2.1. Sơ đồ chế tạo mẫu
• 4.2.2. Qui trình tẩy rửa trước khi xử lý
• 4.2.3. Qui trình thấm Nitơ plasma
• 4.2.4. Phủ Cr-Cr/DLC-DLC
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 5.1. Nghiên cứu quá trình thấm Nitơ
• 5.1.1. Ảnh hưởng của thời gian thấm đến tổ chức lớp thấm
• 5.1.2. Ảnh hưởng của thời gian thấm đến độ cứng lớp thấm
• 5.2. Lớp phủ Cr
• 5.3. Nghiên cứu quá trình phủ Cr/C
• 5.3.1. Ảnh hưởng của thời gian đến tổ chức lớp phủ
• 5.3.2. Ảnh hưởng của thời gian đến độ cứng lớp phủ
• 5.3.3. Ảnh hưởng của thời gian đến độ bám lớp phủ
• 5.4. Nghiên cứu quá trình phủ DLC
• 5.4.1. Ảnh hưởng của thời gian đến độ dày lớp phủ
• 5.4.2. Ảnh hưởng của thời gian đến tổ chức lớp phủ
• 5.4.3. Ảnh hưởng của thời gian đến độ cứng lớp phủ
• 5.4.4. Ảnh hưởng của thời gian đến độ bám lớp phủ
• 5.4.5. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng chống mài mòn của lớp phủ
• 5.5. Lớp phủ tổng quát
• 5.5.2. Độ dày lớp phủ
• 5.5.3. Cấu trúc lớp phủ
• 5.5.4. Độ cứng lớp phủ
• 5.5.6. Lượng mài mòn của lớp phủ
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Nghiên cứu thấm Nitơ Plasma

Quá trình thấm Nitơ-Plasma là một phương pháp tiên tiến nhằm cải thiện tính chất bề mặt của vật liệu SCM415. Quá trình này diễn ra thông qua việc phân tách phân tử N2 thành ion N+ và hấp thụ chúng vào bề mặt thép. Kết quả là hình thành lớp Nitride có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt. Theo nghiên cứu, thời gian thấm có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và tính chất của lớp thấm. Việc tối ưu hóa thời gian thấm giúp đạt được độ dày lớp Nitride từ 5±2μm, đảm bảo độ cứng bề mặt đạt yêu cầu. Đặc biệt, thấm Nitơ-Plasma có ưu điểm vượt trội so với các phương pháp thấm truyền thống, như khả năng thấm đều trên các chi tiết có hình dạng phức tạp và không gây ảnh hưởng đến tính chất lõi của vật liệu.

1.1. Quá trình thấm Nitơ Plasma

Quá trình thấm Nitơ-Plasma được khởi đầu bởi các nhà nghiên cứu vào những năm 1930. Họ đã phát triển công nghệ này để cải thiện tính chất của thép. Thấm Nitơ-Plasma không chỉ giúp tăng cường độ cứng mà còn cải thiện khả năng chống ăn mòn của vật liệu. Các nghiên cứu cho thấy rằng lớp thấm có thể đạt được độ cứng lên đến HV 1000, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp. Thời gian thấm được xác định là yếu tố quyết định đến chất lượng lớp thấm, với thời gian thấm tối ưu là 300 phút cho SCM415.

1.2. Đặc điểm của thấm Nitơ Plasma

Thấm Nitơ-Plasma có nhiều ưu điểm so với các phương pháp thấm khác. Chất lượng bề mặt sau thấm tốt hơn, không bị giòn hay nứt gãy. Quá trình này cũng cho phép thấm những chi tiết có hình dạng phức tạp mà các phương pháp khác không thể thực hiện. Nhiệt độ thấm thấp hơn giúp bảo toàn tính chất của lõi vật liệu, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Các thông số như điện áp, mật độ dòng, và thời gian thấm đều ảnh hưởng đến tính chất của lớp thấm, trong đó thời gian thấm là yếu tố quan trọng nhất.

II. Mạ DLC trên vật liệu SCM415

Mạ DLC (Diamond-Like Carbon) là một phương pháp phủ bề mặt nhằm nâng cao khả năng chống mài mòn và độ bền cho vật liệu SCM415. Lớp phủ DLC có độ cứng cao, giúp bảo vệ bề mặt khỏi các tác động cơ học. Nghiên cứu cho thấy rằng việc mạ DLC sau khi thấm Nitơ-Plasma giúp cải thiện đáng kể độ bám dính của lớp phủ. Thời gian phủ DLC được xác định là 300 phút, với yêu cầu độ bám dính không bị tróc dưới tải trọng lớn hơn 32.5N. Kết quả thử nghiệm cho thấy khả năng chống mài mòn của lớp phủ DLC đạt tiêu chuẩn ASTM G99, với lượng mài mòn dưới 0.8μm.

2.1. Quy trình mạ DLC

Quy trình mạ DLC được thực hiện sau khi thấm Nitơ-Plasma, nhằm đảm bảo lớp phủ có độ bám dính tốt nhất. Thời gian phủ được tối ưu hóa để đạt được độ dày và tính chất mong muốn của lớp DLC. Các thông số như áp suất và nhiệt độ trong quá trình mạ cũng được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng lớp phủ. Kết quả cho thấy lớp DLC có độ cứng từ 1600 đến 1800 HV, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho các ứng dụng công nghiệp.

2.2. Ứng dụng thực tiễn của lớp phủ DLC

Lớp phủ DLC có ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như chế tạo máy, ô tô, và thiết bị điện tử. Đặc biệt, trong các chi tiết ma sát như trục kim máy may, lớp phủ DLC giúp tăng tuổi thọ và hiệu suất làm việc. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng lớp phủ DLC trên vật liệu SCM415 không chỉ cải thiện tính chất cơ học mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng. Điều này mở ra hướng đi mới cho các công nghệ chế tạo hiện đại, giúp tiết kiệm chi phí và nâng cao năng suất.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong ngành cơ khí chính xác và chế tạo máy, khoảng 75% các sự cố hư hỏng chi tiết chuyển động bắt nguồn từ hiện tượng mài mòn và ma sát bề mặt. Thép hợp kim thấp SCM415 là vật liệu tiêu chuẩn được ứng dụng rộng rãi để sản xuất các cơ phận chịu tải trọng động như trục trượt, bánh răng cỡ nhỏ và trục kim máy may công nghiệp. Tuy nhiên, việc mạ trực tiếp màng carbon giống kim cương (Diamond-Like Carbon - DLC) lên nền thép chưa xử lý nhiệt thường gặp hiện tượng bong tróc do chênh lệch độ cứng quá lớn giữa màng phủ và vật liệu nền. Phương pháp thấm carbon truyền thống ở dải nhiệt độ 800°C đến 900°C lại gây biến dạng hình học nghiêm trọng đối với các chi tiết mỏng. Đồng thời, việc tách rời công đoạn thấm nitơ và mạ DLC trên hai hệ thống thiết bị khác nhau làm kéo dài thời gian sản xuất và tăng nguy cơ nhiễm bẩn bề mặt.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Công nghệ Vật liệu Kim loại và Hợp kim thực hiện tại Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG TP.HCM đã giải quyết triệt để bài toán này. Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng quy trình công nghệ tích hợp liên tục giữa thấm Nitơ-Plasma và phủ chuyển tiếp Cr/Cr-DLC/DLC trên nền thép SCM415 bằng thiết bị phún xạ từ không cân bằng (Unbalanced Magnetron Sputtering - UBMS). Nghiên cứu xác lập chu trình tối ưu kéo dài 686 phút ở nhiệt độ thấp 515°C, giúp giữ nguyên độ chính xác kích thước chi tiết. Kết quả đạt được các chỉ số kỹ thuật vượt trội: độ dày lớp nitride đạt 5,2 μm, độ cứng bề mặt DLC đạt 1650 đến 1780 HV, lực bám dính cào xước vượt mức 34,2 N và lượng mòn qua thử nghiệm Pin-on-Disk giảm xuống dưới 0,65 μm, mở ra giải pháp gia tăng độ bền chi tiết máy gấp 2,5 đến 3 lần.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết phóng điện phát sáng trong môi trường plasma (Glow Discharge Plasma) ở dải điện áp 600V đến 1000V. Quá trình ion hóa khí N2 tạo ra các ion N+ bắn phá bề mặt cathode, kích hoạt phản ứng khuếch tán nguyên tử nitơ vào mạng tinh thể sắt theo định luật Fick và phương trình chuyển biến pha Fe-N, tạo nên các pha tăng cứng Fe4N, Fe2-3N cùng nitride hợp kim Cr2N, Mo2N phân tán mịn.

Song song đó, nghiên cứu dựa trên mô hình phún xạ từ không cân bằng UBMS. Cấu hình từ trường mở giúp hướng dòng electron và ion Ar+ mật độ cao về phía bề mặt đế, gia tăng năng lượng lắng đọng màng mỏng ở nhiệt độ thấp. Cấu trúc màng carbon vô định hình chứa hydro (a-C:H) được phân tích dựa trên tỷ lệ lai hóa giữa liên kết sp3 (tạo độ cứng kim cương) và sp2 (tạo tính chất tự bôi trơn dạng than chì), được kiểm soát thông qua lưu lượng dòng khí tiền chất CH4 và Ar.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng cỡ mẫu gồm 12 mẫu thép SCM415 tiêu chuẩn, được gia công mài bóng đạt độ nhám bề mặt đồng đều trước khi tẩy rửa siêu âm đa tầng trong dung dịch cồn và axeton. Phương pháp lấy mẫu có chủ đích được áp dụng để khảo sát thực nghiệm theo các nhóm thời gian thấm nitơ (150, 300, 450 phút) và thời gian phủ DLC (150, 300, 450 phút).

Các phương pháp phân tích hiện đại được lựa chọn có căn cứ khoa học chặt chẽ:

• Kính hiển vi điện tử quét (SEM) ở độ phóng đại 4000 lần nhằm quan sát tổ chức tế vi mặt cắt và xác định chính xác chiều dày lớp màng.
• Nhiễu xạ tia X (XRD) và phổ Raman dải bước sóng 1000 đến 1800 cm^-1 nhằm nhận diện pha tinh thể và tính toán tỷ lệ diện tích đỉnh D-band (1350 cm^-1) cùng G-band (1580 cm^-1).
• Đo độ cứng tế vi Vickers (tải trọng 100g đến 1000g) để xây dựng biểu đồ phân bố độ cứng từ bề mặt vào lõi.
• Thử nghiệm cào xước (Scratch Test) xác định lực tới hạn gây bong tróc màng.
• Thử nghiệm Pin-on-Disk theo tiêu chuẩn ASTM G99 để đo hệ số ma sát và lượng mòn thể tích.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình thực nghiệm đã làm sáng tỏ 4 phát hiện quan trọng:

Thứ nhất, thời gian thấm Nitơ-Plasma 300 phút ở 515°C cho kết quả tối ưu với chiều sâu lớp nitride đạt 5,2 μm và độ cứng đạt 850 HV, tăng gần 290% so với độ cứng nền gốc (220 HV). Mẫu thấm 150 phút chỉ đạt chiều sâu 2,8 μm (chưa đủ khả năng đỡ màng), trong khi mẫu 450 phút hình thành lớp trắng quá dày gây giòn tế vi.

Thứ hai, việc phủ lớp đệm Cr kim loại trong 16 phút kết hợp lớp gradient Cr/DLC trong 70 phút đã tạo nên bước chuyển tiếp độ cứng tuần tự, loại bỏ hoàn toàn ứng suất trượt tại bề mặt phân chia pha.

Thứ ba, thời gian mạ DLC trong 300 phút tạo ra lớp màng carbon a-C:H có độ dày 1,8 μm với tỷ lệ lai hóa sp3 đạt xấp xỉ 38%. Độ cứng của lớp phủ ngoài cùng đạt giá trị ấn tượng từ 1650 HV đến 1780 HV, cao gấp 7,5 lần so với thép SCM415 chưa xử lý.

Thứ tư, thử nghiệm cơ lý cho thấy lực bám dính của màng phủ tổng quát đạt 34,2 N (vượt 5,2% so với ngưỡng tiêu chuẩn 32,5 N), và độ sâu vết mài mòn Pin-on-Disk chỉ ở mức 0,62 μm (thấp hơn nhiều so với giới hạn cho phép 0,8 μm).

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội về cơ lý tính của hệ lớp phủ phức hợp bắt nguồn từ cấu trúc chuyển tiếp đa tầng: nền SCM415 -> lớp khuếch tán Nitride -> lớp Cr đệm -> lớp gradient Cr/DLC -> lớp DLC ngoài cùng. Dữ liệu thực nghiệm có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ đường phân bố độ cứng tế vi (Depth-Hardness Profile), thể hiện sự sụt giảm độ cứng êm dịu từ 1750 HV ở bề mặt xuống 850 HV tại lớp nitrit và về 220 HV ở lõi kim loại.

Biểu đồ phổ Raman chỉ ra cường độ đỉnh G dịch chuyển nhẹ, minh chứng cho sự đan xen hoàn hảo giữa các cụm sp2 và mạng lưới liên kết ba chiều sp3. So với các nghiên cứu mạ DLC đơn lớp truyền thống thường bị nứt vỡ ở tải trọng 15 N do hiệu ứng lún nền, hệ màng tích hợp trong luận văn này đã giải quyết triệt để hiện tượng tập trung ứng suất nhờ lớp đỡ nitride vững chắc. Đồng thời, quá trình diễn ra ở 515°C loại bỏ hoàn toàn độ cong vênh hình học thường thấy ở phương pháp thấm carbon 900°C.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chuyển giao kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất công nghiệp, 4 giải pháp trọng tâm được đề xuất:

• Chuẩn hóa thông số công nghệ chu trình 686 phút trên thiết bị UBMS: Doanh nghiệp gia công cơ khí và bộ phận R&D cần áp dụng quy trình đồng bộ gồm 300 phút thấm nitơ (lưu lượng N2 120 ml/phút, nhiệt độ 515°C), 16 phút phủ Cr, 70 phút phủ Cr/DLC và 300 phút mạ DLC. Giải pháp này giúp rút ngắn 35% tổng thời gian thao tác so với việc xử lý trên hai máy riêng biệt, hoàn thành trong vòng 3 đến 6 tháng.
• Tối ưu hóa thành phần khí tiền chất Ar/CH4: Kỹ sư công nghệ vật liệu cần kiểm soát tỷ lệ cấp khí CH4 nhằm nâng tỷ trọng liên kết sp3 trong màng DLC lên trên 42%, hướng đến mục tiêu đạt độ cứng màng vượt 1900 HV trong thời gian thử nghiệm 6 tháng.
• Ứng dụng thực tế cho cụm chi tiết chuyển động ma sát cao: Các nhà máy sản xuất thiết bị dệt may và chế tạo khuôn mẫu cần đưa công nghệ phủ này vào sản xuất trục kim máy may, con trượt và chốt ty bơm thủy lực. Mục tiêu hướng tới là gia tăng tuổi thọ làm việc của linh kiện gấp 2,5 đến 3,0 lần trong chu kỳ đánh giá 9 tháng.
• Xây dựng hệ thống kiểm tra chất lượng màng phủ tự động: Phòng kiểm định chất lượng (QA/QC) cần trang bị quy trình đánh giá định kỳ bằng phổ Raman và thử nghiệm cào xước tiêu chuẩn, đảm bảo tỷ lệ lỗi bong tróc dưới 0,5% trên toàn bộ lô sản phẩm trong vòng 12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật sâu sắc, đặc biệt hữu ích cho 4 nhóm đối tượng:

• Kỹ sư công nghệ vật liệu và kỹ thuật bề mặt: Khai thác các thông số cài đặt cụ thể về mật độ dòng, áp suất buồng chân không 2,0x10^-2 Pa và biểu đồ gia nhiệt trên hệ thống UBMS để làm chủ thiết bị công nghiệp.
• Doanh nghiệp chế tạo phụ tùng cơ khí chính xác và thiết bị may mặc: Tìm kiếm giải pháp công nghệ nâng cao độ chịu mòn cho các chi tiết chuyển động tốc độ cao, hoạt động trong môi trường làm việc không bôi trơn dầu mỡ.
• Nhà nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành luyện kim, cơ kỹ thuật: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chất lượng về cơ chế tương tác pha, động học khuếch tán plasma và phương pháp định lượng liên kết sp2/sp3 qua phổ Raman.
• Học viên cao học và sinh viên kỹ thuật cơ khí: Nắm bắt phương pháp luận nghiên cứu thực nghiệm chuẩn mực, từ khâu chế tạo mẫu, phân tích hình thái học SEM, đo nhiễu xạ tia X XRD đến các phép thử nghiệm cơ tính màng mỏng.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cần kết hợp thấm Nitơ-Plasma trước khi phủ DLC thay vì mạ trực tiếp lên thép?
Màng DLC có độ cứng rất cao (trên 1600 HV) nhưng bề dày mỏng, nếu phủ trực tiếp lên nền thép SCM415 mềm (220 HV) sẽ xảy ra hiệu ứng lún vỏ trứng gây vỡ màng khi chịu tải. Lớp thấm nitơ dày 5,2 μm với độ cứng 850 HV đóng vai trò làm lớp đệm tăng cường khả năng chịu lực.

Ưu điểm vượt trội của thiết bị UBMS so với phương pháp phún xạ thông thường là gì?
Thiết bị UBMS sử dụng hệ từ trường không cân bằng giúp mở rộng đường sức từ hướng về phía mẫu, tăng cường mật độ dòng ion Ar+ bắn phá bề mặt ở áp suất thấp 2,0x10^-2 Pa. Điều này gia tăng đáng kể độ bám dính màng mỏng và cho phép xử lý đồng thời 2 công đoạn trên cùng buồng chân không.

Tổng thời gian quy trình 686 phút được phân bổ cụ thể giữa các giai đoạn như thế nào?
Quy trình được tối ưu hóa gồm 4 giai đoạn nối tiếp: thấm Nitơ-Plasma trong 300 phút ở 515°C, phún xạ lớp đệm Cr trong 16 phút, phủ lớp chuyển tiếp gradient Cr/DLC trong 70 phút, và phủ lớp màng chức năng DLC ngoài cùng trong 300 phút.

Lớp phủ gradient Cr/DLC đóng vai trò gì trong việc ngăn chặn hiện tượng bong tróc?
Lớp Cr/DLC tạo ra sự biến thiên liên tục về thành phần hóa học và hệ số giãn nở nhiệt giữa lớp đệm kim loại Cr và lớp màng carbon DLC. Cấu trúc chuyển tiếp này triệt tiêu ứng suất dư tập trung tại bề mặt tiếp xúc, nâng lực bám dính thử nghiệm cào xước lên 34,2 N.

Lớp phủ màng carbon a-C:H có ưu thế gì trong điều kiện làm việc không bôi trơn?
Nhờ chứa các liên kết dạng than chì sp2 xen lẫn sp3, màng a-C:H sở hữu hệ số ma sát cực thấp và khả năng tự bôi trơn bề mặt. Khi chi tiết trượt ở tốc độ cao mà không có dầu mỡ, lớp phủ ngăn chặn hiện tượng kẹt trục và hạn chế độ mòn đĩa dưới 0,65 μm.

Kết luận

• Xây dựng thành công quy trình công nghệ tích hợp liên tục giữa thấm Nitơ-Plasma và phủ Cr/Cr-DLC/DLC trên thép SCM415 bằng thiết bị UBMS.
• Xác định bộ thông số tối ưu với tổng thời gian 686 phút ở nhiệt độ 515°C, bao gồm 300 phút thấm nitơ, 16 phút phủ Cr, 70 phút phủ Cr/DLC và 300 phút phủ DLC.
• Nâng cao vượt bậc cơ tính bề mặt với độ sâu lớp nitrit đạt 5,2 μm, độ cứng màng DLC đạt 1650 đến 1780 HV, cao gấp hơn 7 lần độ cứng kim loại nền gốc.
• Đảm bảo độ bền cơ học xuất sắc với lực bám dính cào xước đạt 34,2 N và độ mài mòn thể tích giảm xuống dưới 0,65 μm theo chuẩn ASTM G99.
• Cung cấp giải pháp kỹ thuật tối ưu thay thế phương pháp thấm carbon nhiệt độ cao, loại bỏ hoàn toàn nguy cơ biến dạng nhiệt trên các chi tiết máy mỏng.

Trong giai đoạn 6 đến 12 tháng tới, các đơn vị sản xuất cơ khí chính xác nên triển khai áp dụng quy trình công nghệ này vào dây chuyền chế tạo linh kiện thực tế nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và gia tăng lợi thế cạnh tranh trên thị trường.