[發明專利]液態金屬軸承

有效

• 申請號: 202110580408.0
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113270305B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 孫建奇;張偉康;鄒昀;張凱
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01J35/10
• 分類號: H01J35/10
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 竺云;成春榮

本發明涉及醫療器械技術領域，公開了一種液態金屬軸承，包含：上軸套、下軸套，以及芯軸，其中，在所述芯軸的內表面、上軸套與芯軸的水平接觸面，以及下軸套與芯軸的水平接觸面上制備有碳化鈦硅涂層。本發明的液態金屬軸承能夠有效減小或避免軸承磨損、延長軸承使用壽命，提高基體材料的力學性能，并且避免基體材料受到腐蝕。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，特別涉及X射線球管技術領域。

背景技術

軸承是當代機械設備中一種重要零部件。它的主要功能是支撐機械旋轉體，降低其運動過程中的摩擦系數，并保證其回轉精度。

X球管的旋轉陽極軸承通常采用液態金屬軸承。液態金屬軸承是一種流體動壓滑動軸承，液態金屬填充在陽極軸承的芯軸與軸套間隙中，具有導電、潤滑作用。目前，為解決液態金屬軸承在真空高壓環境下使用存在的磨損問題、腐蝕問題以及液態金屬泄漏問題，大多數廠商采用在軸承表面制備陶瓷涂層的方法。

然而，這種方式存在一些問題，具體地說，上述陶瓷涂層均不具備自潤滑性。考慮到液態金屬軸承在啟動和停止時，由于液態金屬無法產生足夠的支撐力來分開芯軸和軸套，芯軸和軸套之間會出現干磨擦，不僅會導致液態金屬軸承磨損，影響軸承使用壽命，而且若液態金屬活性較高，在X射線管的高溫環境下會與基體材料發生反應，生成硬脆的金屬間化合物，降低基體材料的力學性能。另外，目前已有的陶瓷涂層脆性相對較高，在循環和沖擊載荷作用下易開裂剝落，將導致液態金屬從裂縫或剝落處腐蝕軸承基體材料，等等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種液態金屬軸承及液態金屬軸承的表面防護方法，能夠有效減小或避免軸承磨損、延長軸承使用壽命，提高基體材料的力學性能，并且避免基體材料受到腐蝕。

本申請公開了一種液態金屬軸承，包含：上軸套、下軸套，以及芯軸，在所述芯軸的內表面、上軸套與芯軸的水平接觸面，以及下軸套與芯軸的水平接觸面上制備有碳化鈦硅涂層，

在一個優選例中，所述碳化鈦硅涂層的厚度≤50μm。

在一個優選例中，所述碳化鈦硅涂層是通過化學氣相沉積的方法制備的。

在一個優選例中，所述芯軸包含一徑向凸起部，用于軸向地限制所述上軸套和下軸套的運動或平移。

在一個優選例中，所述芯軸的內表面、上軸套與芯軸的水平接觸面，以及下軸套與芯軸的水平接觸面由液態金屬包裹。

在一個優選例中，所述液態金屬為鎵基液態金屬。

在一個優選例中，所述下軸套的內表面、上軸套與下軸套的接觸面制備有碳化鈦硅涂層。

在一個優選例中，所述碳化鈦硅涂層的厚度≤50μm。

在一個優選例中，所述碳化鈦硅涂層是通過化學氣相沉積的方法制備的。

在一個優選例中，所述碳化鈦硅涂層用于防止液態金屬從所述液態金屬軸承的縫隙處泄漏。

本發明的液態金屬軸承提采用碳化鈦硅導電陶瓷來替代目前已有的陶瓷涂層(TiN，TiO2，CrN，Cr2O3等材料)，使芯軸、軸套等與液態金屬的接觸面有較高的屈服強度，高熔點，高熱穩定性和高溫強度以及良好的抗氧化、抗熱震性能和耐腐蝕性能；并且，碳化鈦硅陶瓷在常溫下具有較高的熱導率和電導率，可以像金屬一樣用高速鋼刀具進行機械加工，高溫下具有很好的塑性；并且，碳化鈦硅陶瓷涂層可以在不損失液態金屬軸承導電性的前提下，提升液態金屬軸承的抗摩擦磨損性能；并且，更適用于循環和沖擊載荷作用下的工況條件。并且，由于液態金屬在該導電陶瓷涂層上不潤濕，與液態金屬接觸面上的碳化鈦硅涂層能有效防止液態金屬從縫隙處泄漏。