[发明专利]一种激光熔覆宽温域自润滑齿轮及其制备方法

说明书

本发明提供一种激光熔覆宽温域自润滑齿轮及其制备方法，具有良好的韧性，工作表面具有高硬度和耐磨性，在宽温域工作范围内具有良好的自润滑功效。本发明实施例的激光熔覆宽温域自润滑齿轮，包括齿轮基体和Al₂O₃基陶瓷自润滑涂层，Al₂O₃基陶瓷自润滑涂层设置在齿轮基体表面；Al₂O₃基陶瓷自润滑涂层由Al₂O₃基陶瓷混合粉激光熔覆形成，Al₂O₃基陶瓷混合粉含有ZnO、WS₂、V和Ag。工作温度低时，WS₂起到润滑效果，高温时WS₂、ZnO、V和Ag会发生原位反应，生成具有润滑效应的ZnWO₄、Ag₂WO₄、V₂O₅化合物，使得齿轮能够在较高的温度下具有良好的自润滑作用，从而减小摩擦磨损，提高齿轮寿命。

技术领域

本发明涉及齿轮制造技术领域，具体来说，涉及一种激光熔覆宽温域自润滑齿轮及其制备方法。

背景技术

齿轮是工业中使用极其普遍的机械零部件，其被广泛应用于传动机构进行传递运动和动力。齿轮传动过程中，齿面间存在较大摩擦磨损，因此，齿轮传动需要足够的润滑，以降低齿轮间摩擦磨损，延长齿轮的寿命。目前，齿轮的润滑方式，以油润滑和脂润滑为主，油润滑需要油箱或润滑系统，结构较为复杂且高温高压状态下润滑油难以进入摩擦接触界面，形成有效的润滑膜。脂润滑仅适用于转速及温度较低的场合。因此，近几年开发出一系列新型的自润滑齿轮。

中国专利申请号CN201810145191.9公开了一种跨尺度交错嵌入式自润滑齿轮表面的加工方法，通过在齿轮表面加工出微织构，并嵌入自润滑材料，从而实现齿轮的自润滑功能。中国专利申请号CN201810145366.6公开了一种多材料复合自润滑齿轮，通过3D打印技术在齿轮基体表面制备出自润滑涂层，从而实现齿轮本身的自润滑功能。中国专利申请号CN201710086850.1公开了一种蜂窝状多边形自润滑齿轮，基于仿生学在齿轮表面加工出蜂窝状沟槽和条形沟槽，通过在仿生沟槽中填充固体润滑剂，实现齿轮啮合的自润滑功效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种激光熔覆宽温域自润滑齿轮及其制备方法，齿轮整体具有良好的韧性，工作表面是Al₂O₃基陶瓷自润滑涂层，具有高的硬度和耐磨性；该齿轮可实现工作过程中的连续自润滑，能够有效减小摩擦磨损，提高齿轮寿命。

为解决上述技术问题，本发明一方面提供一种激光熔覆宽温域自润滑齿轮，包括齿轮基体和Al₂O₃基陶瓷自润滑涂层，所述Al₂O₃基陶瓷自润滑涂层设置在所述齿轮基体的表面；所述Al₂O₃基陶瓷自润滑涂层由Al₂O₃基陶瓷混合粉激光熔覆形成，所述Al₂O₃基陶瓷混合粉包括ZnO、WS₂、V、Ag、CNTs、CNFs、Al₂O₃、Ni60A和WC。

作为本发明实施例的进一步改进，所述Al₂O₃基陶瓷混合粉中，ZnO的重量百分比为5-8％，WS₂的重量百分比为5-8％，V的重量百分比为3-5％，Ag的重量百分比为3-5％，CNTs的重量百分比为1-3％，CNFs的重量百分比为1-3％，Al₂O₃的重量百分比为20-30％，Ni60A的重量百分比为30-40％，WC的重量百分比为10-20％，各成分重量百分比之和为100％。

作为本发明实施例的进一步改进，所述齿轮基体由中碳钢制成。