專利名稱：一種耐磨軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及軸承制造領(lǐng)域，具體說是一種耐磨軸承。
背景技術(shù)：
軸承，是在機械傳動過程中起固定和減小載荷摩擦系數(shù)的部件。也可以說，當其它機件在軸上彼此產(chǎn)生相對運動時，用來降低動力傳遞過程中的摩擦系數(shù)和保持軸中心位置固定的機件。軸承是當代機械設(shè)備中一種舉足輕重的零部件。它的主要功能是支撐機械旋轉(zhuǎn)體，用以降低設(shè)備在傳動過程中的機械載荷摩擦系數(shù)。按運動元件摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。目前，人們所使用的軸承采用普通工藝制造，工序復(fù)雜，費時費力，加大了勞動量，所用原材料多，而且制出的軸承耐磨性差，使用壽命短，增加了使用者的經(jīng)濟負擔(dān)。

實用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐磨性好、使用壽命長的耐磨軸承。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為一種耐磨軸承，包括外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架，所述外圈與內(nèi)圈之間設(shè)有滾道，所述滾動體安裝在保持架內(nèi)，所述保持架放置在滾道內(nèi)，所述外圈、內(nèi)圈和保持架的材質(zhì)為鋼，所述滾動體的材質(zhì)為氮化硅陶瓷，所述外圈的內(nèi)壁、內(nèi)圈的外壁及保持架的內(nèi)壁上均由內(nèi)向外覆蓋有一 Ni-Al粘結(jié)層和一 Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(I)采用氮化硅陶瓷作為滾動體的材質(zhì)。陶瓷相比普通的鋼耐腐蝕、耐高溫、重量輕、耐摩擦、壽命長，適宜于在布滿腐蝕性介質(zhì)的惡劣條件下作業(yè)；由于重量較輕，可降低轉(zhuǎn)動時對外圈的離心作用，提高使用壽命；由于陶瓷的彈性模量比鋼高，受力時不易變形，因此有利于提高工作速度，并達到較高的精度；(2)在外圈的內(nèi)壁、內(nèi)圈的外壁及保持架的內(nèi)壁上等離子噴涂一 Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層。這些部位都是軸承最易磨損的部位，由于Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層具備優(yōu)異的耐磨性，因此可以大大延長軸承的使用壽命，而且Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層的厚度可達到幾十微米，物耗少，物流量小，有利于降低生產(chǎn)成本；(3)在Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層與鋼質(zhì)基體中間等離子噴涂有一 Ni-Al粘結(jié)層，提高了 Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層與鋼質(zhì)基體的結(jié)合強度。為了進一步優(yōu)化本實用新型，所述Ni-Al粘結(jié)層的厚度為O. 08、. 18 μ m。該厚度下的Ni-Al粘結(jié)層可以更好的起到緩解基體與涂層之間因熱膨脹系數(shù)差異而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的作用，使Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層與鋼質(zhì)基體結(jié)合得更為牢固，不易脫落。為了進一步優(yōu)化本實用新型，所述Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層的厚度為100^120 μ m，最優(yōu)選為100 μ m。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層的厚度為100 μ m時，涂層與基體之間結(jié)合的很好，涂層與基體之間的縫隙很少，而隨著涂層厚度的增加，涂層內(nèi)部的殘余應(yīng)力增加，使涂層與基體之間的縫隙增多，降低了涂層與基體之間的粘結(jié)力；另外，隨著涂層厚度的增加，噴涂時間也要相應(yīng)的增加，這勢必造成噴涂試樣溫度的升高，使之在冷卻開始至結(jié)束過程之間溫差的增加，從而導(dǎo)致涂層殘余應(yīng)力的增加；同時厚度的增加也會使涂層內(nèi)部的微裂紋增多，孔隙率增加，涂層致密程度減小，涂層內(nèi)部產(chǎn)生缺陷的概率增加，使涂層自身的強度降低，涂層與基體之間的粘結(jié)強度減小。其中，所述外圈和內(nèi)圈的材質(zhì)為Crl4Mo4軸承鋼。其中，所述保持架的材質(zhì)為lCrl7Ni2不銹鋼。為了進一步優(yōu)化本實用新型，所述外圈、內(nèi)圈和保持架除覆蓋了 Ni-Al粘結(jié)層和Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層之外的其他部位覆蓋有一碳化硼層。碳化硼具有很好的耐磨性且價格低廉，使軸承的其他部位在提高耐磨性的同時成本也不會提高太多，從而進一步提高軸承的使用壽命。為了進一步優(yōu)化本實用新型，所述碳化硼層的厚度為42(Γ450μπι。

圖I所示為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。標號說明I、外圈； 2、內(nèi)圈；3、滾動體； 4、保持架；5、滾道； 6、Ni-Al 粘結(jié)層；7、Al2O3-TiO2-ZrO2 納米涂層。
具體實施方式
為詳細說明本實用新型的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖詳予說明。請參閱圖I所示,本實施例的耐磨軸承,包括外圈I、內(nèi)圈2、滾動體3和保持架4,所述外圈I與內(nèi)圈2之間設(shè)有滾道5，所述滾動體3安裝在保持架4內(nèi)，所述保持架4放置在滾道5內(nèi)，所述外圈I、內(nèi)圈2和保持架4的材質(zhì)為鋼，所述滾動體3的材質(zhì)為氮化硅陶瓷，所述外圈I的內(nèi)壁、內(nèi)圈2的外壁及保持架4的內(nèi)壁上均由內(nèi)向外覆蓋有一 Ni-Al粘結(jié)層 6 和一 Al2O3-TiO2-ZrO2 納米涂層 7。其中，Ni-Al粘結(jié)層6和Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層7均可采用等離子噴涂法噴涂而成，其噴涂工藝如下(I)等離子噴涂Ni-Al粘結(jié)層6噴涂前對基體表面(即外圈I的內(nèi)壁、內(nèi)圈2的外壁及保持架4的內(nèi)壁)除油并采用16#棕剛玉進行粗化處理，然后將基材表面用3 4大氣壓壓縮空氣在10(T300mm范圍內(nèi)進行噴砂處理，直至基材表面無發(fā)光后停止噴砂，再用壓縮空氣將噴砂表面沙粒清除干凈。噴砂處理后2h內(nèi)進行噴涂，以盡量減少裸露基體的氧化。優(yōu)選粒度為15(Γ300目，成分為7(T85wt%的Ni和17 20wt%的Al的Ni-Al粉末進行噴涂，噴涂前，Ni-Al粉末放在烘箱內(nèi)恒溫70°C，保持5h。采用美國Praxair/TAFA公司生產(chǎn)的3710型等離子噴涂系統(tǒng)，噴槍為SG-100，采用亞音速噴涂，槍內(nèi)送粉。噴涂參數(shù)采用優(yōu)化后的工藝參數(shù)噴涂電流600A、噴涂電壓37V、噴涂距離120mm、主氣流量67. lL/min，輔氣流量23. lL/min ;其他工藝參數(shù)為載氣流量6. 13L/min、送粉速率23. 7g/min、噴槍移動速度100mm/s、步距3. 2mm、主氣和載氣采用氬
氣，輔氣為氦氣。(2)等離子噴涂Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層I當Ni-Al粘結(jié)層6形成后，以Ni-Al粘結(jié)層6為基體，繼續(xù)噴涂Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層7。優(yōu)選的，Al2O3-TiO2-ZrO2納米粉末的Ti02的含量為13. Owt%, ZrO2的含量為10. Owt%,余量為Al2O315噴涂前，Al2O3-TiO2-ZrO2納米粉末放在烘箱內(nèi)恒溫70°C，保持5h。采用美國Praxair/TAFA公司生產(chǎn)的3710型等離子噴涂系統(tǒng)，噴槍為SG-100，采用亞音速噴涂，槍內(nèi)送粉。噴涂參數(shù)采用優(yōu)化后的工藝參數(shù)噴涂電流700A、噴涂電壓37V、
噴涂距離120mm、主氣流量67. lL/min、輔氣流量23. lL/min ;其他工藝參數(shù)為載氣流量
6.13L/min、送粉速率23. 7g/min、噴槍移動速度100mm/s、步距3. 2mm、主氣和載氣采用氬氣，輔氣為氦氣。(3)噴涂后處理噴涂結(jié)束后不能馬上拿取工件，因為等離子噴涂溫度很高，噴槍火焰中心溫度在10000°C以上，所以噴出的顆粒溫度也很高。在室溫下冷卻至常溫后取下工件，立即進行封孔處理，防止涂層吸附潮氣而影響質(zhì)量。所選材料為微晶石蠟，可以借助涂層的余熱熔化封孔。作為上述實施例的改進方式，所述Ni-Al粘結(jié)層6的厚度為O. 08、. 18 μ m。該厚度下的Ni-Al粘結(jié)層6可以更好的起到緩解基體與Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層7之間因熱膨脹系數(shù)差異而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的作用，使Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層7與鋼質(zhì)基體結(jié)合得更為牢固，不易脫落。作為上述實施例的改進方式，所述Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層7的厚度為100^120 μ m,最優(yōu)選為100 μ m。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層7的厚度為100 μ m時，涂層與基體之間結(jié)合的很好，涂層與基體之間的縫隙很少，而隨著涂層厚度的增加，涂層內(nèi)部的殘余應(yīng)力增加，使涂層與基體之間的縫隙增多，降低了涂層與基體之間的粘結(jié)力；另外，隨著涂層厚度的增加，噴涂時間也要相應(yīng)的增加，這勢必造成噴涂試樣溫度的升高，使之在冷卻開始至結(jié)束過程之間溫差的增加，從而導(dǎo)致涂層殘余應(yīng)力的增加；同時厚度的增加也會使涂層內(nèi)部的微裂紋增多，孔隙率增加，涂層致密程度減小，涂層內(nèi)部產(chǎn)生缺陷的概率增加，使涂層自身的強度降低，涂層與基體之間的粘結(jié)強度減小。優(yōu)選的，所述外圈I和內(nèi)圈2的材質(zhì)為Cr 14Mo4軸承鋼。優(yōu)選的，所述保持架4的材質(zhì)為lCrl7Ni2不銹鋼。作為上述實施例的改進方式，所述外圈I、內(nèi)圈2和保持架4除覆蓋了 Ni-Al粘結(jié)層6和Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層7之外的其他部位覆蓋有一碳化硼層。碳化硼具有很好的耐磨性且價格低廉,使軸承的其他部位在提高耐磨性的同時成本也不會提高太多，從而進一步提高軸承的使用壽命。優(yōu)選的，所述碳化硼層的厚度為42(Γ450μπι。所述碳化硼層也可以采用等離子噴涂法進行噴涂。以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種耐磨軸承，包括外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架，所述外圈與內(nèi)圈之間設(shè)有滾道，所述滾動體安裝在保持架內(nèi)，所述保持架放置在滾道內(nèi)，其特征在于所述外圈、內(nèi)圈和保持架的材質(zhì)為鋼，所述滾動體的材質(zhì)為氮化硅陶瓷，所述外圈的內(nèi)壁、內(nèi)圈的外壁及保持架的內(nèi)壁上均由內(nèi)向外覆蓋有一 Ni-Al粘結(jié)層和一 Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐磨軸承，其特征在于所述Ni-Al粘結(jié)層的厚度為O.08 O.18 μ m0
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐磨軸承，其特征在于所述Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層的厚度為100 120 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐磨軸承,其特征在于所述外圈和內(nèi)圈的材質(zhì)為Crl4Mo4軸承鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐磨軸承，其特征在于所述保持架的材質(zhì)為lCrl7Ni2不銹鋼。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐磨軸承，其特征在于所述外圈、內(nèi)圈和保持架除覆蓋了Ni-Al粘結(jié)層和Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層之外的其他部位覆蓋有一碳化硼層。
專利摘要本實用新型涉及一種耐磨軸承，包括外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架，所述外圈與內(nèi)圈之間設(shè)有滾道，所述滾動體安裝在保持架內(nèi)，所述保持架放置在滾道內(nèi)，所述外圈、內(nèi)圈和保持架的材質(zhì)為鋼，所述滾動體的材質(zhì)為氮化硅陶瓷，所述外圈的內(nèi)壁、內(nèi)圈的外壁及保持架的內(nèi)壁上均由內(nèi)向外覆蓋有一Ni-Al粘結(jié)層和一Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層。本實用新型采用氮化硅陶瓷作為滾動體的材質(zhì)，使?jié)L動體的耐磨性更好，并且在外圈的內(nèi)壁、內(nèi)圈的外壁及保持架的內(nèi)壁上噴涂一Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層，由于Al2O3-TiO2-ZrO2納米涂層具備優(yōu)異的耐磨性，因此可以大大延長軸承的使用壽命。
文檔編號F16C33/56GK202732711SQ20122039251
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者林新強 申請人:福建省福安市新強軸承有限公司