[发明专利]一种激光微造型制备轴承耐腐蚀表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴承表面耐腐蚀技术，具体涉及一种激光微造型制备轴承耐腐蚀表面的处理技术。

背景技术

轴承作为当代机械设备的重要零部件在航空航天、建筑机械、汽车、海洋设备、风电等领域有着广泛的应用。随着工业的发展，对轴承的使用性能要求越来越严格，如在海洋等强腐蚀的工作环境中要求轴承在保持稳定的工作性能的同时还要有很强的耐腐蚀性能。众所周知，海洋环境是一种复杂的腐蚀环境,在这种环境中,海水作为一种强的腐蚀介质，加上海洋微生物、附着生物等易对金属构件产生腐蚀作用。因此研究开发适应多种恶劣工作坏境的耐腐蚀轴承技术显得尤为重要。

目前公开的专利中关于制备耐腐蚀轴承的方法大致分为三种，即(1)改变轴承材料的组成成分，(2)采用表面喷涂技术镀上耐腐蚀涂层，(3)在轴承表面开设沟槽，提高自润滑性能。申请号为CN201210435829.5的专利公开了一种耐腐蚀轴承的制备方法和申请号为CN201610375456.5的专利公开了一种耐腐蚀耐冲压轴承及其制备方法，该两种方法均通过改变轴承材料的组成成分，即将碳粉、硅粉、铬粉、钥粉、镍粉等经过合适的配比，经高温烧结制得轴瓦毛坯，再经机械加工获得轴承样品。该方法虽然可以通过合金元素的综合使用改善轴承用钢的力学性能、抗疲劳性能，但由于轴承的相对运动部位没有提到增设储油结构等相关设计，使得轴承在工作中储油效果不明显，降低了其耐腐蚀性能。申请号为CN201480016798.7的专利公开了一种防电腐蚀用滚动轴承，在外轮或内轮的外表面通过等离子体喷镀法一层陶瓷喷镀皮膜。申请号为CN201510095582.0的专利公开了一种轴承耐磨损耐腐蚀喷钛方法，采用表面喷涂技术在轴承的内、外圈和滚动体表面喷涂一层钛金属涂层，再通过渗碳处理，产生碳化钛表层来提高轴承的耐磨耐腐蚀性能。表面喷涂方法虽然能提高轴承的耐腐蚀性能，但也存在两点问题。一方面，镀层与基体结合不牢固，轴承长期在强腐蚀的环境下工作，易产生镀层剥落；另一方面，表面喷涂后的镀层厚度分布不均匀，在温差大的使用环境下,轴承相对运动部位之间易产生剪切应力，加上皮膜内部的残余应力会导致的机械强度的降低、引起皮膜的剥离或裂纹等损伤。申请号为CN201310714176.9的专利公开了一种用于腐蚀环境下的聚四氟乙烯滑动轴承，即利用填充石墨的聚四氟乙烯材料制作的滑动轴承，并在内、外滑动套上开设沟槽,使得海水或其它液体能充分浸入到内外滑动套的表面实现自润滑。该方法仅适合化学稳定性强的非金属材料，并且其开设的沟槽为宏观大尺度尺寸，在机械加工和整体承载方面存在不足。

综上所述，亟待开发出一种在海洋及其它强腐蚀工作环境下能保持稳定的工作性能的耐腐蚀轴承的制备方法来满足其产业应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中轴承的自润滑性能、减摩耐磨性能和耐腐蚀性能无法满足产业化需求的缺点，提供一种激光微造型制备轴承耐腐蚀表面的方法，以提高轴承的自润滑性能、减摩耐磨性能和耐腐蚀性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种激光微造型制备轴承耐腐蚀表面的方法，包括如下步骤：

(1)激光微造型处理，采用红外激光打标机(DL-TG-IRF-30)在滚动轴承或滑动轴承相对运动表面加工出微凹坑或微凹槽结构，微凹坑或微凹槽结构的面积占有率为10-30％。

采用激光微造型技术在轴承表面加工微结构，可以通过调整激光的加工参数(如激光功率，运动速度、加工间距等)，有效控制轴承表面微结构的形状和尺寸。使得轴承相对运动表面形成规则的微凹坑或微凹槽形状。将微凹坑或微凹槽的面积占有率设置为10-30％，是在保证不影响轴承的使用性能的前提下最大限度的提高轴承微结构的比例，提高轴承耐腐蚀性能。当轴承微结构的面积占有率过高，大于30％时会影响轴承的使用性能，使轴承的承载性能、耐摩擦性能下降；当轴承微结构的面积占有率过低，小于10％时不能在轴承表面制备出足够的微凹坑或微凹槽结构，影响其储油、截留空气、阻隔腐蚀分子等性能。因此将微凹坑或微凹槽的面积占有率设置为10-30％较为合适。

(2)轴承表面后处理，将激光加工后轴承样品依次经过3000#、7000#砂纸打磨去除表面毛刺，并超声清洗得到洁净的样品；

(3)表面修饰，将轴承样品浸入硬脂酸乙醇溶液中浸泡，使整个表面形成一层单分子吸附层，降低表面能，得到轴承耐腐蚀表面。