[發明專利]一種激光微造型制備軸承耐腐蝕表面的方法

在審

• 申請號: 201710151831.2
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106925894A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 葉霞;黃超;姚愛斐;楊曉紅;范振敏;劉群超
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352;F16C33/10;F16C33/12;F16C33/64;F16C33/66
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙)32231
• 代理人: 黃杭飛

技術領域

本發明涉及一種軸承表面耐腐蝕技術，具體涉及一種激光微造型制備軸承耐腐蝕表面的處理技術。

背景技術

軸承作為當代機械設備的重要零部件在航空航天、建筑機械、汽車、海洋設備、風電等領域有著廣泛的應用。隨著工業的發展，對軸承的使用性能要求越來越嚴格，如在海洋等強腐蝕的工作環境中要求軸承在保持穩定的工作性能的同時還要有很強的耐腐蝕性能。眾所周知，海洋環境是一種復雜的腐蝕環境,在這種環境中,海水作為一種強的腐蝕介質，加上海洋微生物、附著生物等易對金屬構件產生腐蝕作用。因此研究開發適應多種惡劣工作壞境的耐腐蝕軸承技術顯得尤為重要。

目前公開的專利中關于制備耐腐蝕軸承的方法大致分為三種，即(1)改變軸承材料的組成成分，(2)采用表面噴涂技術鍍上耐腐蝕涂層，(3)在軸承表面開設溝槽，提高自潤滑性能。申請號為CN201210435829.5的專利公開了一種耐腐蝕軸承的制備方法和申請號為CN201610375456.5的專利公開了一種耐腐蝕耐沖壓軸承及其制備方法，該兩種方法均通過改變軸承材料的組成成分，即將碳粉、硅粉、鉻粉、鑰粉、鎳粉等經過合適的配比，經高溫燒結制得軸瓦毛坯，再經機械加工獲得軸承樣品。該方法雖然可以通過合金元素的綜合使用改善軸承用鋼的力學性能、抗疲勞性能，但由于軸承的相對運動部位沒有提到增設儲油結構等相關設計，使得軸承在工作中儲油效果不明顯，降低了其耐腐蝕性能。申請號為CN201480016798.7的專利公開了一種防電腐蝕用滾動軸承，在外輪或內輪的外表面通過等離子體噴鍍法一層陶瓷噴鍍皮膜。申請號為CN201510095582.0的專利公開了一種軸承耐磨損耐腐蝕噴鈦方法，采用表面噴涂技術在軸承的內、外圈和滾動體表面噴涂一層鈦金屬涂層，再通過滲碳處理，產生碳化鈦表層來提高軸承的耐磨耐腐蝕性能。表面噴涂方法雖然能提高軸承的耐腐蝕性能，但也存在兩點問題。一方面，鍍層與基體結合不牢固，軸承長期在強腐蝕的環境下工作，易產生鍍層剝落；另一方面，表面噴涂后的鍍層厚度分布不均勻，在溫差大的使用環境下,軸承相對運動部位之間易產生剪切應力，加上皮膜內部的殘余應力會導致的機械強度的降低、引起皮膜的剝離或裂紋等損傷。申請號為CN201310714176.9的專利公開了一種用于腐蝕環境下的聚四氟乙烯滑動軸承，即利用填充石墨的聚四氟乙烯材料制作的滑動軸承，并在內、外滑動套上開設溝槽,使得海水或其它液體能充分浸入到內外滑動套的表面實現自潤滑。該方法僅適合化學穩定性強的非金屬材料，并且其開設的溝槽為宏觀大尺度尺寸，在機械加工和整體承載方面存在不足。

綜上所述，亟待開發出一種在海洋及其它強腐蝕工作環境下能保持穩定的工作性能的耐腐蝕軸承的制備方法來滿足其產業應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中軸承的自潤滑性能、減摩耐磨性能和耐腐蝕性能無法滿足產業化需求的缺點，提供一種激光微造型制備軸承耐腐蝕表面的方法，以提高軸承的自潤滑性能、減摩耐磨性能和耐腐蝕性能。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：一種激光微造型制備軸承耐腐蝕表面的方法，包括如下步驟：

(1)激光微造型處理，采用紅外激光打標機(DL-TG-IRF-30)在滾動軸承或滑動軸承相對運動表面加工出微凹坑或微凹槽結構，微凹坑或微凹槽結構的面積占有率為10-30％。

采用激光微造型技術在軸承表面加工微結構，可以通過調整激光的加工參數(如激光功率，運動速度、加工間距等)，有效控制軸承表面微結構的形狀和尺寸。使得軸承相對運動表面形成規則的微凹坑或微凹槽形狀。將微凹坑或微凹槽的面積占有率設置為10-30％，是在保證不影響軸承的使用性能的前提下最大限度的提高軸承微結構的比例，提高軸承耐腐蝕性能。當軸承微結構的面積占有率過高，大于30％時會影響軸承的使用性能，使軸承的承載性能、耐摩擦性能下降；當軸承微結構的面積占有率過低，小于10％時不能在軸承表面制備出足夠的微凹坑或微凹槽結構，影響其儲油、截留空氣、阻隔腐蝕分子等性能。因此將微凹坑或微凹槽的面積占有率設置為10-30％較為合適。

(2)軸承表面后處理，將激光加工后軸承樣品依次經過3000#、7000#砂紙打磨去除表面毛刺，并超聲清洗得到潔凈的樣品；

(3)表面修飾，將軸承樣品浸入硬脂酸乙醇溶液中浸泡，使整個表面形成一層單分子吸附層，降低表面能，得到軸承耐腐蝕表面。