[發明專利]提高軸承耐磨性能的方法及軸承

有效

• 申請號: 201710352182.2
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107217228B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 何永勇;趙軍;王永富;雒建斌;王偉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C23C8/26
• 分類號: C23C8/26;C23C8/02;C23C16/26;C23C28/04
• 代理公司: 11201 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 趙天月<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提出了提高軸承耐磨性能的方法及軸承，該方法包括：對軸承基體表面進行滲氮處理；在經過所述滲氮處理的軸承基體的表面形成類金剛石涂層。該方法通過對滲氮處理的離子轟擊作用，使得軸承基體表面晶格會發生畸變表層硬度增大，力學和耐腐蝕特性顯著，類金剛石涂層能夠有效發揮良好的力學性能和潤滑減摩作用，該方法結合了滲氮和類金剛石涂層的工藝和性能優勢，制備獲得了高效耐磨涂層，軸承的耐磨性能和使用壽命得到明顯改善。

技術領域

本發明涉及真空鍍膜技術領域，具體的，涉及提高軸承耐磨性能的方法及軸承。

背景技術

滑動軸承和滾動軸承已廣泛應用在工程機械和航空航天領域。軸承內孔和轉軸在充分潤滑狀態下不易發生直接接觸，然而在貧油或重載工況下軸承部件間的摩擦磨損會急劇增大，繼而導致軸承壽命快速減小。為提升軸承耐磨壽命，科研人員通過在潤滑油脂中添加耐磨添加劑進行了大量嘗試并得到了不同程度的改善。但是長時間的運行過程當中潤滑油脂會發生氧化變質等問題對潤滑系統造成不利影響。

因而，目前關于增強軸承耐磨性能的研究仍有待深入。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

本發明是基于發明人的以下發現和認識而完成的：

發明人通過研究發現，通過表面涂層自潤滑材料是提升軸承耐磨性能和使用壽命的有效手段。發明人經過深入研究發現，類金剛石碳涂層具有極高的硬度和化學穩定性以及低的摩擦系數，將其應用于軸承表面可以起到較好的潤滑減磨作用。可是經過實驗發現，常規制備的類金剛石涂層具有高的脆性和殘余應力，不利于其潤滑減摩性能的發揮。經過進一步探索和實驗，在形成類金剛石涂層之前，預先對軸承基體進行滲氮處理，通過對軸承基體表面的離子轟擊作用，軸承基體表面晶格會發生畸變表層硬度增大，力學和耐腐蝕特性增強，可以有效改善后續形成的類金剛石涂層的性能和與軸承基體的結合力，有效提高軸承的耐磨性能和使用壽命。為此，本發明的一個目的在于提出一種能夠有效增強軸承耐磨性能和使用壽命的方法。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種提高軸承耐磨性能的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：對軸承基體表面進行滲氮處理；在經過所述滲氮處理的軸承基體的表面形成類金剛石涂層。發明人發現，該方法通過對滲氮處理的離子轟擊作用，使得軸承基體表面晶格會發生畸變表層硬度增大，力學和耐腐蝕特性顯著，類金剛石涂層能夠有效發揮良好的力學性能和潤滑減摩作用，該方法結合了滲氮和類金剛石涂層的工藝和性能優勢，制備獲得了高效耐磨涂層，軸承的耐磨性能和使用壽命得到明顯改善。

根據本發明的實施例，在進行所述滲氮處理之前，預先對所述軸承基體進行預處理，所述預處理包括：將所述軸承基體依次在石油醚和酒精中進行清洗，得到潔凈的軸承基體；將所述潔凈的軸承基體進行等離子清洗。

根據本發明的實施例，所述等離子清洗是在等離子增強化學氣相沉積設備中進行的，清洗條件為：真空度低于1.0×10^-4Pa，氬氣保護并控制在4～10Pa，偏壓700～800V，導通比0.3～0.8，清洗30～60分鐘。

根據本發明的實施例，形成所述軸承基體的材料包括軸承鋼和鑄鐵中的至少之一。

根據本發明的實施例，所述滲氮處理是在等離子增強化學氣相沉積設備中進行的，所述滲氮處理的條件為：脈沖偏壓-900～1000V，導通比0.4～0.8，頻率60～80Hz，氮氣6～10Pa；滲氮50～100分鐘。

根據本發明的實施例，所述類金剛石涂層是通過等離子增強化學氣相沉積法形成的。

根據本發明的實施例，形成所述類金剛石涂層的條件為：偏壓-900～1000V，導通比0.4～0.8，通入甲烷10～20Pa，沉積100～300分鐘。