[发明专利]提高轴承耐磨性能的方法及轴承

说明书

本发明提出了提高轴承耐磨性能的方法及轴承，该方法包括：对轴承基体表面进行渗氮处理；在经过所述渗氮处理的轴承基体的表面形成类金刚石涂层。该方法通过对渗氮处理的离子轰击作用，使得轴承基体表面晶格会发生畸变表层硬度增大，力学和耐腐蚀特性显著，类金刚石涂层能够有效发挥良好的力学性能和润滑减摩作用，该方法结合了渗氮和类金刚石涂层的工艺和性能优势，制备获得了高效耐磨涂层，轴承的耐磨性能和使用寿命得到明显改善。

技术领域

本发明涉及真空镀膜技术领域，具体的，涉及提高轴承耐磨性能的方法及轴承。

背景技术

滑动轴承和滚动轴承已广泛应用在工程机械和航空航天领域。轴承内孔和转轴在充分润滑状态下不易发生直接接触，然而在贫油或重载工况下轴承部件间的摩擦磨损会急剧增大，继而导致轴承寿命快速减小。为提升轴承耐磨寿命，科研人员通过在润滑油脂中添加耐磨添加剂进行了大量尝试并得到了不同程度的改善。但是长时间的运行过程当中润滑油脂会发生氧化变质等问题对润滑系统造成不利影响。

因而，目前关于增强轴承耐磨性能的研究仍有待深入。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的以下发现和认识而完成的：

发明人通过研究发现，通过表面涂层自润滑材料是提升轴承耐磨性能和使用寿命的有效手段。发明人经过深入研究发现，类金刚石碳涂层具有极高的硬度和化学稳定性以及低的摩擦系数，将其应用于轴承表面可以起到较好的润滑减磨作用。可是经过实验发现，常规制备的类金刚石涂层具有高的脆性和残余应力，不利于其润滑减摩性能的发挥。经过进一步探索和实验，在形成类金刚石涂层之前，预先对轴承基体进行渗氮处理，通过对轴承基体表面的离子轰击作用，轴承基体表面晶格会发生畸变表层硬度增大，力学和耐腐蚀特性增强，可以有效改善后续形成的类金刚石涂层的性能和与轴承基体的结合力，有效提高轴承的耐磨性能和使用寿命。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效增强轴承耐磨性能和使用寿命的方法。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种提高轴承耐磨性能的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：对轴承基体表面进行渗氮处理；在经过所述渗氮处理的轴承基体的表面形成类金刚石涂层。发明人发现，该方法通过对渗氮处理的离子轰击作用，使得轴承基体表面晶格会发生畸变表层硬度增大，力学和耐腐蚀特性显著，类金刚石涂层能够有效发挥良好的力学性能和润滑减摩作用，该方法结合了渗氮和类金刚石涂层的工艺和性能优势，制备获得了高效耐磨涂层，轴承的耐磨性能和使用寿命得到明显改善。

根据本发明的实施例，在进行所述渗氮处理之前，预先对所述轴承基体进行预处理，所述预处理包括：将所述轴承基体依次在石油醚和酒精中进行清洗，得到洁净的轴承基体；将所述洁净的轴承基体进行等离子清洗。

根据本发明的实施例，所述等离子清洗是在等离子增强化学气相沉积设备中进行的，清洗条件为：真空度低于1.0×10^-4Pa，氩气保护并控制在4～10Pa，偏压700～800V，导通比0.3～0.8，清洗30～60分钟。

根据本发明的实施例，形成所述轴承基体的材料包括轴承钢和铸铁中的至少之一。

根据本发明的实施例，所述渗氮处理是在等离子增强化学气相沉积设备中进行的，所述渗氮处理的条件为：脉冲偏压-900～1000V，导通比0.4～0.8，频率60～80Hz，氮气6～10Pa；渗氮50～100分钟。

根据本发明的实施例，所述类金刚石涂层是通过等离子增强化学气相沉积法形成的。

根据本发明的实施例，形成所述类金刚石涂层的条件为：偏压-900～1000V，导通比0.4～0.8，通入甲烷10～20Pa，沉积100～300分钟。