[發(fā)明專利]軸承及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680028328.8
• 申請(qǐng)日: 2006-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN101248283A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·霍頓;L·赫特曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: SKF股份公司
• 主分類號(hào): F16C33/12
• 分類號(hào): F16C33/12;F16C33/14;F16C33/62;F16C33/64
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 李帆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包含至少一個(gè)內(nèi)環(huán)和至少一個(gè)外環(huán)的軸承，其中內(nèi)環(huán)和/或外環(huán)的至少一部分表面涂覆有包含類富勒烯碳氮化物或由其組成的層，并且在內(nèi)環(huán)和/或外環(huán)的表面與所述包含類富勒烯碳氮化物或由其組成的層之間設(shè)置有中間層。此外，本發(fā)明涉及制造這種軸承的方法。本發(fā)明適用于所有類型的軸承。?

發(fā)明背景?

軸承特別是滾柱軸承能夠承受高的接觸載荷，所述高的接觸載荷可在運(yùn)行條件下導(dǎo)致高的材料應(yīng)力。具體地，軸承環(huán)的滾道(raceway)和滾動(dòng)元件暴露于高的應(yīng)力。因此，人們?cè)噲D對(duì)軸承各部件的性能進(jìn)行強(qiáng)化，特別是在主體軸承材料的表面處或表面附近；當(dāng)潤滑條件不良時(shí)，可以通過向基材材料施用具有高載荷承受能力的涂層來進(jìn)行改良。?

EP?1?002?964A1公開了一種根據(jù)上述設(shè)計(jì)概念的軸承。這里，在軸承元件和外部碳氮化物層之間設(shè)置由六邊形碳氮化硼制成的中間層。從SE?9?702?676L可以了解到類似的方案，其中使用由鈦(titan)和鋁的混合物或純鈦?zhàn)鳛閷印?

US?6,340,245B1描述了一種滾柱軸承，其具有內(nèi)環(huán)、外環(huán)和滾動(dòng)元件，這些滾動(dòng)元件與所述環(huán)的滾道滾動(dòng)接觸。滾動(dòng)元件以及所述環(huán)的滾道涂覆有混有金屬的類金剛石碳層。特別地，各個(gè)元件涂覆有混有金屬的類金剛石碳涂層，該涂層包含交替的主要為類金剛石碳還包含一些金屬碳化物的層，和主要為金屬碳化物還包含一些類金剛石碳的層。?

發(fā)明概述?

盡管通過上述的零件涂層改善了對(duì)高應(yīng)力的抵抗性，然而不利的是已知涂層的彈性相當(dāng)?shù)?。這可能在軸承使用期間導(dǎo)致裂紋，從而危害涂層的附著。作為結(jié)果，如果發(fā)生涂層的破壞則軸承的有效壽命降低。?

因此，本發(fā)明的目的是提出一種改良的軸承，特別是滾柱軸承，其具有更好的性能，特別是關(guān)于軸承零件表面上的涂層的耐久性。?

根據(jù)本發(fā)明這個(gè)目的的解決方案的特征在于中間層由鉻或鋁或鉬或鎢或類金剛石涂層或混有金屬的類金剛石涂層組成。由此，用包含類富勒烯碳氮化物功能部分或者由其組成的層涂覆內(nèi)環(huán)和/或外環(huán)的至少一部分表面。?

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案是關(guān)于為滑動(dòng)軸承的軸承。?

優(yōu)選地，內(nèi)環(huán)具有至少一個(gè)滾道并且外環(huán)也具有至少一個(gè)滾道，其中滾動(dòng)元件被放置在所述環(huán)之間并且與所述環(huán)的滾道接觸，并且其中內(nèi)環(huán)、外環(huán)和/或滾動(dòng)元件的至少一部分表面涂覆有所述由類富勒烯碳氮化物組成的層。?

優(yōu)選實(shí)施方案具有位于內(nèi)環(huán)、外環(huán)和/或滾動(dòng)元件的表面與由類富勒烯碳氮化物組成的層之間的中間層。?

使用位于內(nèi)環(huán)、外環(huán)和/或滾動(dòng)元件的表面與由類富勒烯碳氮化物組成的層之間的鉻、鋁、鉬、鈦或鎢的中間層顯著改善了所述層與軸承零件的結(jié)合。?

此外，可能如上文所述并且有利的，所述中間層是類金剛石涂層(DLC)或混有金屬的類金剛石涂層(Me-DLC)，并且位于內(nèi)環(huán)、外環(huán)和/或滾動(dòng)元件的表面與由類富勒烯碳氮化物組成的層之間。非常容易向具有類金剛石涂層或混有金屬的類金剛石涂層的現(xiàn)有和已知的軸承(例如參見上述的US?6,340,245B1)增加類富勒烯碳(FL-CNx)的涂層。當(dāng)上表面的功能性為所需時(shí)可以獲得另外的益處，例如為設(shè)計(jì)的表面能以適應(yīng)給定的潤滑劑/油。?

由類富勒烯碳氮化物組成的層的厚度優(yōu)選為0.1-10μm，特別是0.1-1μm。中間層的厚度優(yōu)選為1nm-5μm，優(yōu)選為25nm-5μm。具有如Cr和Ti的成分以及擴(kuò)散結(jié)合成分的等離子體處理或電弧刻蝕的表面(無實(shí)際的沉積，而為注入)同樣適用。?

優(yōu)選通過磁控濺射將由類富勒烯碳氮化物組成的層沉積在內(nèi)環(huán)、?外環(huán)和/或滾動(dòng)元件上。還可以通過物理氣相沉積(PVD)、通過化學(xué)氣相沉積(CVD)或通過其組合將由類富勒烯碳氮化物組成的層沉積在內(nèi)環(huán)、外環(huán)和/或滾動(dòng)元件上，任何這些工藝或結(jié)合工藝可以包括一些等離子體用以在沉積期間或之后對(duì)涂層進(jìn)行有限的離子輔助。即，以具有任何類型的類金剛石碳的漸變或多層涂層方式實(shí)施的類富勒烯碳氮化物涂層也是有利的，并且與單獨(dú)的DLC相比將提供改進(jìn)。?

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，用于內(nèi)環(huán)、外環(huán)和/或滾動(dòng)元件的沉積工藝溫度保持低于180℃，優(yōu)選等于或低于150℃。在另一實(shí)施方案中，該溫度保持高于150℃，但低于600℃，且優(yōu)選為350-500℃。這允許用于HSS或諸如氮化硅的陶瓷的涂覆，并且在大多數(shù)回彈性涂層的工藝窗口內(nèi)。?

對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的類富勒烯碳氮化物，作如下評(píng)論：?