[發明專利]滾動軸承的電鍍組成部件

有效

• 申請號: 201810721966.2
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN109210081B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 亞尼克·博貝;約翰內斯·比格納;克里斯汀·馬塔;胡貝圖斯·勞倫修斯·馬里亞·皮克;漢斯·維厄斯庫;周小波;羅埃爾·范德茲萬
• 申請（專利權）人: 斯凱孚公司
• 主分類號: F16C33/30
• 分類號: F16C33/30;C25D3/30;C25D3/38;C25D3/12;C25D3/60;C25D3/58;C25D3/56;C23C30/00
• 代理公司: 北京智沃律師事務所 11620
• 代理人: 王繼勝

本發明涉及一種滾動軸承(10)的軸承組成部件，諸如為滾動元件(17)、軸承圈(12；15)和/或用于保持滾動軸承(10)的滾動元件(17)的保持架(20)，其中所述軸承組成部件的外表面(22)設置有鍍層(25)，所述鍍層包含至少97重量％錫。根據本發明，所述鍍層(25)的錫包含α/β的相比率小于10％、優選不多于4％的α相錫和β相錫。

技術領域

本發明涉及滾動軸承的領域，更特別涉及一種電鍍有金屬涂層以用于改善耐磨性的滾動軸承的組成部件。

背景技術

在使用時，滾動元件和/或滾動軸承的保持架與軸承圈滾道(raceway)經歷周期性滑動接觸(在滾動元件的情況下)、與滾動元件經歷周期性滑動接觸(在球引導式保持架或滾子引導式保持架的情況下)、或者與軸承圈(bearing race)的肩部經歷周期性滑動接觸(在圈(ring)引導式保持架的情況下)。這種周期性的滑動接觸可能導致嚴重的磨損，尤其在潤滑條件差的高速應用中，諸如齒輪箱軸承(/變速箱軸承)(gearbox bearings)、汽車發動機軸承、航空發動機主軸軸承和轉軸軸承(/錠軸承)中(spindle bearings)。

為了解決這個問題，例如已知為保持架的引導表面設置硬質類金剛石涂層(harddiamond-like coating)，諸如在JP2005147306中公開的那樣。作為另一種選擇，可以將軟金屬膜施加(/涂布)于保持架表面，諸如在JP2002195266中公開的那樣，由此厚度為25-50μm的銀鍍層被設置在由低碳鋼制成的保持架上。然而，DLC涂層和銀是昂貴的材料。

在JP2012097872中，提出了錫涂層，其優點在于：這是一種更便宜的材料。在US9416821中提出了一種涂層，其包含錫和第二金屬，該第二金屬具有比鐵低的表面自由能，例如，鋅，由此第二金屬以5-35重量％(/重量百分比，下同)(wt.％)的量存在于涂層中，并且涂層的厚度在5至30μm之間。在具有純錫鍍層的樣本和具有由錫與鋅構成的鍍層的樣本上進行保持架旋轉試驗之后，發現純錫層表現出差的磨損狀態。

因此，在以下方面存在改進空間：為滾動軸承提供經濟的且直接(/易于)制造的(有)涂層(的)組成部件，由此涂層提供了低摩擦和持久的耐磨性。

發明內容

本發明涉及一種軸承組成部件，諸如由金屬材料制成的滾子元件、軸承圈或保持架，其中軸承組成部件的接觸表面設置有延性鍍層，該延性鍍層包含至少97重量％錫或鎳或銅(/紫銅)(copper)。

錫是一種后過渡金屬，具有兩個主同素異形體(allotropes)或相(phases)，通常稱為β-錫和α-錫。在室溫時，穩定相為具有四方結構的β-錫。在低溫時，β-錫轉變成具有金剛石立方結構的α-錫。盡管如此，即使在高于轉變溫度的溫度時，也已經發現傳統的錫涂層包含α/β相比率為5-20％的α-錫和β-錫(這兩者)。

在根據本發明的軸承組成部件中，錫鍍層包含小于10mol％(的)α-錫，優選小于5mol％，最優選不多于4mol％的α-錫。在優選的實施方式中，錫鍍層包含不多于3mol％的α-錫。

已經發現，具有有相應高水平的β-錫(即超過90mol％、優選至少96mol％)的錫鍍層的軸承組成部件展現出改善的摩擦和磨損特性，并且壽命比具有包含較低水平的β-錫的錫鍍層的軸承組成部件長。

作為另一種選擇，延性鍍層可以包括無電鍍鎳(electroless nickel)、電解鎳或銅(/紫銅)(copper)。

延性金屬鍍層允許在不犧牲軸承疲勞壽命的情況下提高滾動元件與滾道的一致性(/適合性)(conformity)。通常軸承壽命由于小的接觸面積一般導致較高的接觸壓力(但卻提供了減小的摩擦扭矩)的事實而減少。