[发明专利]一种精密球表面制备沉积改性涂层的装置及方法

说明书

本发明提供了一种精密球表面制备沉积改性涂层的装置及方法，属于精密球表面制备领域。本发明将支承滚动体放置在滚动体保持环中，将连接有球形体摆动装置的球形关节与中心轴通过螺纹连接；将旋转圆盘通过螺栓与旋转工作台底座连接，将精密球放置在旋转圆盘和球形体摆动装置连接处的运动轨道内；旋转工作台底座带动旋转圆盘旋转，使精密球绕Z轴自转；同时旋转工作台底座上的斜面带动球形体摆动装置反复摆动，使精密球绕y轴来回转动，通过这两个方向的自由转动实现精密球的随机转动。本发明的方法是将精密球零件放置在转动装置中，利用该装置的连续转动，调整精密球的被溅射位置，从而使精密球的整体表面能均匀接收注入的离子。

技术领域

本发明涉及一种精密球表面制备沉积改性涂层的装置及方法，属于精密球表面制备领域。

背景技术

精密球是轴承、圆度仪、陀螺和精密测量仪器中的重要元件，为提高其耐腐蚀性能和减摩抗磨性能，通常在精密球表面制备改性涂层。目前，精密球表面改性涂层的制备技术主要有物理粘结方法、物理转移膜形成方法和离子注入与沉积法等。

物理转移膜形成技术是将涂层的材料制作成粉末或质量块，与精密球发生机械挤压摩擦，使涂层材料转移到精密球表面，形成改性涂层。该类技术虽然可以在球体表面制备均匀的改性涂层，但是由于精密球与涂层材料之间存在机械挤压和摩擦作用，硬度较大的涂层材料会对超精密球体产生一定的损伤，所以该技术制备的表面改性涂层的硬度会受到一定限制。

离子注入与沉积技术是精密球表面改性涂层的一种高效无损伤制备方法。精密球表面沉积制备涂层时，需控制球体表面受离子注入的位置，保证精密球表面得到整体均匀的离子注入与沉积，从而在精密球表面制备均匀的改性涂层。目前，球体表面沉积改性涂层的制备技术中，主要通过控制球体进行间歇性随机转动，实现球表面沉积涂层的整体性，但是间歇性随机转动球体表面沉积涂层的均匀性具有一定的偏差，无法满足超精密球元件的精度要求。

综上所述，由于精密球的特殊性质，如球的形状和高精度要求等，制备精密球表面的改性涂层存在以下难点：

(1)难以确保球表面制备的改性涂层的均匀性；

(2)物理粘结方法无法保证陶瓷球表面的精度要求；

(3)物理转移方法对精密球表面产生表面损伤，而且只适用于特定的涂层材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种精密球表面制备沉积改性涂层的装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种精密球表面制备沉积改性涂层的装置，所述精密球表面制备沉积改性涂层的装置包括带斜面底座、中心轴、支承滚动体、滚动体保持环、旋转圆盘、球形体摆动装置、球形关节、螺栓；

中心轴为固定轴，带斜面底座为旋转工作台且绕中心轴旋转；旋转圆盘通过螺栓与带斜面底座相连接，球形关节与中心轴通过螺纹连接；支承滚动体放置在带斜面底座上斜面的滚道里，滚动体保持环放置在支承滚动体的两侧；球形体摆动装置安装在球形关节上，同时球形体摆动装置的下端面通过支承滚动体放置在底座斜面上；带斜面底座的旋转运动使球形体摆动装置往复摆动。

本发明一种精密球表面制备沉积改性涂层的方法，所述本发明一种精密球表面制备沉积改性涂层的方法，具体步骤为：

步骤一：将滚动体保持环放置在旋转工作台底座上，将多个直径D相同的支承滚动体放置在滚动体保持环中，然后将连接有球形体摆动装置的球形关节与中心轴通过螺纹连接；

步骤二：将旋转圆盘通过螺栓与旋转工作台底座连接，将精密球放置在旋转圆盘和球形体摆动装置交接处的运动轨道内；