□ 郭 召

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1 研究背景

多叶光栅准直器如图1所示,是新型高端医用直线加速器实现精准放射治疗的关键部件。钨合金叶片是多叶光栅准直器的基本组成单元。钨合金叶片成组相邻排布在箱体中,独立运动,共同协作包络出所需的射野形状。钨合金叶片在工作过程中进行往复运动,叶片上的导轨和叶片箱体中的导向槽构成一对滑动副,起引导叶片运动和承载叶片重力的作用。这一对滑动副表面同时承受法向压力与切向摩擦力,磨损是主要失效形式。高频往复运动引起滑动副磨损,造成摩擦阻力增大,驱动机构负荷增大,严重时会造成运动卡滞,对传动精度造成影响。磨损还会破坏原有的配合尺寸,导致间隙增大,降低钨合金叶片的运动姿态精度,使钨合金叶片在运动过程中产生振动噪声。

图1 多叶光栅准直器

为获得较长的使用寿命及良好的摩擦学性能,通常要求钨合金叶片表面具有高硬度、低摩擦因数。合理的表面镀层处理工艺可以提高硬度,减小摩擦因数,提高局部强度,改善表层形貌,并提高耐腐蚀性,对延长钨合金叶片使用寿命有重要意义。笔者对钨合金叶片的表面处理工艺进行研究。

2 镀层种类与特点

类金刚石镀层具有SP2和SP3电子轨道杂化的碳原子空间网络结构,如图2所示。类金刚石镀层既具有金刚石坚硬耐磨的特性,又具有石墨低摩擦的特性,是一种理想的耐磨减摩镀层,不需要任何润滑介质,就可以大幅减小摩擦损耗,在汽车、航空航天、军工领域得到广泛应用。……