[發(fā)明專利]一種耐磨箔片式動(dòng)壓止推氣體軸承及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410411373.8
• 申請(qǐng)日: 2014-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN104214205A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紅;何波;王云飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 石家莊金士頓軸承科技有限公司
• 主分類號(hào): F16C17/08
• 分類號(hào): F16C17/08;C23C4/12
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13100
• 代理人: 李志民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體軸承設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種箔片式動(dòng)壓止推氣體軸承，具體涉及一種耐磨箔片式動(dòng)壓止推氣體軸承及制備方法。

背景技術(shù)

箔片軸承最早在1928年出現(xiàn)，箔片軸承具有穩(wěn)定性好，耐振動(dòng)，耐沖擊，對(duì)環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)，箔片止推軸承出現(xiàn)在本世紀(jì)70年代，已廣泛應(yīng)用于多種高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，并取得了良好的應(yīng)用效果。箔片式動(dòng)壓止推氣體軸承是一種理論上無限壽命的軸承，根據(jù)動(dòng)壓軸承的原理可知，在高速旋轉(zhuǎn)過程中，軸承被支撐在由其自身產(chǎn)生的氣膜上，因此不會(huì)發(fā)生磨損，但在啟停過程中會(huì)因?yàn)闊o法形成有效厚度的氣膜而出現(xiàn)頂箔與軸承位的摩擦，造成頂箔出現(xiàn)磨損，經(jīng)歷一定次數(shù)的啟停后，會(huì)出現(xiàn)頂箔失效的問題。為了解決這一問題，在頂箔表面噴涂固體潤滑涂層，提高軸承表面的潤滑性能，延長啟停壽命。現(xiàn)有固體潤滑涂層，如傳統(tǒng)的石墨、聚四氟乙烯、MoS????????????????????????????????????????????????等，在300°以下應(yīng)用中取得了一定的效果，但還無法達(dá)到某些工況下要求達(dá)到的2萬次以上的啟停壽命要求。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種耐磨箔片式動(dòng)壓止推氣體軸承，以改善頂箔涂層的耐磨損性能，提高箔片式動(dòng)壓止推氣體軸承的啟停壽命。本發(fā)明的另一目的是提供一種實(shí)現(xiàn)上述氣體軸承的制備方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：耐磨箔片式動(dòng)壓止推氣體軸承，由底板、波箔和頂箔構(gòu)成，波箔和頂箔焊接在底板上，頂箔的材質(zhì)為鎳基高溫合金。頂箔涂有鎳包石墨微粒潤滑涂層，涂層的厚度為0.050～0.055mm，鎳包石墨微粒中鎳與石墨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～8:5～2，鎳包石墨微粒的粒度為60～80um。

波箔和和頂箔的數(shù)量為4、6?、8或10。頂箔鎳包石墨微粒潤滑涂層的表面光潔度＜Ra0.8，涂層摩擦系數(shù)為0.25～0.35。

本發(fā)明耐磨箔片式動(dòng)壓止推氣體軸承的制備方法，過程為：①對(duì)頂箔噴涂鎳包石墨微粒潤滑涂層；②將底板置于焊接操作臺(tái)的工裝上，裝上波箔定位盤，波箔放在波箔定位槽內(nèi)進(jìn)行激光焊接；③換上頂箔定位盤，頂箔放在頂箔定位槽內(nèi)進(jìn)行激光焊接；④從定位工裝上取下氣體軸承，用涂鍍層測(cè)厚儀對(duì)每片頂箔涂層厚度進(jìn)行測(cè)量。頂箔噴涂鎳包石墨微粒潤滑涂層的步驟如下：

⑴將鎳包石墨微粒的顆粒放進(jìn)烘箱150°烘干2～4小時(shí)；?

⑵將待噴涂的頂箔放在超聲波清洗機(jī)內(nèi)進(jìn)行清洗5～20分鐘，對(duì)頂箔進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度150～180℃；

⑶采用氧-乙炔火焰粉末噴涂法在頂箔上表面噴涂步驟⑴烘干后的鎳包石墨微粒；

氧-乙炔火焰粉末噴涂的工藝參數(shù)為：氧氣壓力0.3～0.6MPa，乙炔壓力0.4～0.6MPa，空氣壓力0.3～0.5Mpa。

鎳包石墨微粒是一種具有核-殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合顆粒材料，不僅保持了金屬鎳鍍層和被包覆石墨顆粒各自的主要特點(diǎn)，還通過復(fù)合效應(yīng)表現(xiàn)出組分相互作用而產(chǎn)生的優(yōu)良性能。它集金屬鎳的抗腐蝕性、韌性等特性與石墨的固體潤滑性好，熱膨脹系數(shù)低等諸多優(yōu)點(diǎn)于一身。鎳包石墨微粒的微觀組織表現(xiàn)為借助鎳包裹的保護(hù)，石墨顆粒均勻分布在涂層中，形成以鎳為基體石墨為潤滑相的耐磨涂層，在高倍鏡下觀察，涂層與頂箔基體形成一定的冶金結(jié)合狀態(tài)，界面結(jié)合強(qiáng)度良好，石墨與鎳基體的界面浸潤良好，結(jié)合強(qiáng)度高，可以保證石墨在摩擦過程中不脫落。

涂層的質(zhì)量與熱噴涂過程中粉末的熔化程度有關(guān)，粉末在火焰中停留時(shí)間過短，粉末表面未充分熔化，附著力小，形成的涂層致密度低。火焰中停留時(shí)間過長，粉末燒損嚴(yán)重，涂層中氧化物含量高，影響涂層的性能。送粉量過大，粉粒外表面鎳未熔化，涂層結(jié)合力受影響或者不能形成涂層。送粉量小，粉粒外表面鎳燒損嚴(yán)重，不能有效包裹石墨，石墨撞擊基體而飛出，涂層沉積速度慢。采用氧-乙炔火焰粉末噴涂法噴涂的涂層表面光滑平整，表面光潔度在Ra0.8以下，按照GB9286-1998《色漆和清漆?漆膜的劃格試驗(yàn)》檢驗(yàn)涂層與頂箔的結(jié)合強(qiáng)度，達(dá)到了0級(jí)-1級(jí)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上，對(duì)噴涂的涂層進(jìn)行測(cè)試，涂層摩擦系數(shù)在0.25-0.35之間，符合該箔片式動(dòng)壓氣體軸承對(duì)固體潤滑涂層的要求。

本發(fā)明耐磨箔片式動(dòng)壓止推氣體軸通過在頂箔表面噴涂鎳包石墨微粒潤滑涂層，有效提高了軸承表面的潤滑性能，降低了頂箔的摩擦損傷，涂層達(dá)到了2萬次啟停壽命要求，延長了箔片式動(dòng)壓止推氣體軸承的啟停壽命。利用氧-乙炔火焰粉末噴涂法選用合適工藝條件進(jìn)行噴涂，噴涂的效果好，制備出符合質(zhì)量要求的耐磨箔片式氣體止推氣體軸承。

附圖說明