CN106319312A - 一种高性能蜗轮蜗杆减速机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高性能蜗轮蜗杆减速机，属于减速机加工技术领域。该高性能蜗轮蜗杆减速机包括壳体，在壳体内设有相啮合的蜗轮和蜗杆，蜗杆由镁合金制成，镁合金的组成元素及质量百分比为：Zn1.50‑3.20％、B0.05‑0.10％、Zr0.20‑0.80％、Y0.25‑0.80％、Al0.02‑0.08％、余量为Mg及不可避免的杂质。本发明蜗轮蜗杆减速机中的蜗杆采用镁合金制得，显著提高蜗杆的力学性能和机械性能，尤其是显著提高蜗杆的强度、耐热性、抗高温蠕变性能、耐腐蚀，进而提高蜗轮蜗杆减速机的综合性能，延长蜗轮蜗杆减速机的使用寿命。

Description

一种高性能蜗轮蜗杆减速机
技术领域
本发明涉及一种高性能蜗轮蜗杆减速机，属于减速机加工技术领域。
背景技术
通常，减速机为用于以低速的旋转力的方式输出从马达等的动力装置所输入的高速的旋转力的装置。例如，这种减速机安装于工业用机器人的关节等来起到对从动力装置所输入的高速的旋转力进行减速，使旋转力达到动力需求位置所需的适当的旋转力的作用。
已开发的减速机根据减速方式分为多种。例如，蜗轮蜗杆减速机减速机、有谐波(harmonic)减速机、行星针轮(cyclo)减速机、RV(revolutionary vector)减速机、球(ball)减速机及行星齿轮减速机。
行星针轮减速机通常包括针齿轮和偏心齿轮，偏心齿轮以与针齿轮相对应地啮合的方式形成摆线齿形，偏心齿轮借助曲轴相对旋转，利用基于上述针齿轮和偏心齿轮之间的齿数之差而产生的相对旋转来对所输入的高速的旋转力进行减速，使旋转力达到低速。RV减速机具有与行星针轮减速机相似的结构。行星齿轮减速机通常包括以相互啮合的方式转动的多个齿轮，利用输入侧的齿轮和输出侧的齿轮之间的齿数比来对旋转速度进行减速。蜗轮蜗杆减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机(马达)的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。
无论哪种减速机均需要用蜗杆与齿轮配合，使之旋转，蜗杆必须具有足够的刚性去承受力和力矩的作用，防止变形，保证传动质量，因此，蜗杆性能的好坏对其能否正常工作以及其使用寿命的影响很大。因此这就要求蜗杆不仅具有良好机械性能和力学性能，且具有良好的耐热性和耐腐蚀性等性能。现在技术中的蜗杆普遍采用各种优质合金钢锻造成型，尽管硬度较高，但减震性差、耐热性差、耐腐蚀性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种表面硬度高、强度高、耐热性好、耐腐蚀性好等综合性能好的高性能蜗轮蜗杆减速机。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高性能蜗轮蜗杆减速机，包括壳体，在壳体内设有相啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆由镁合金制成，所述镁合金的组成元素及质量百分比为：Zn：1.50％-3.20％、B：0.05％-0.10％、Zr：0.20％-0.80％、Y：0.25％-0.80％、Al：0.02％-0.08％、余量为Mg及不可避免的杂质。
本发明高性能蜗轮蜗杆减速机中的蜗杆由镁合金制成，所用的镁合金中添加有适量的B、Zr、Y，通过各元素之间的合理配置以及协同作用，显著提高镁合金蜗杆的力学性能和机械性能，尤其是显著提高蜗杆的强度、耐热性、抗高温蠕变性能、耐腐蚀，进而延长蜗轮蜗杆减速机的使用寿命。
在本发明蜗杆镁合金中加入适量的锆，可以细化晶粒，减少热烈倾向，提高力学性能。因为锆的化学活泼性高，易与其他元素如铝、硅、铁、锡和锰等元素形成难熔金属间化合物，而丧失锆的细化晶粒左右，因此，本发明镁合金中尽量减少上述元素的含量。锆细化晶粒的原因在于在液态镁中锆的溶解度随温度降低而减少，在凝固过程中，锆首先以α-Zr结晶析出，其点阵结构与镁相似，起非自发形核作用从而能够细化晶粒。另外，锆还能够提高镁合金的熔点，从而有效改善蜗杆的高温性能和耐腐蚀性。
尽管因为本发明蜗轮蜗杆减速机的蜗杆镁合金中含有Zr，应避免铝、硅、铁、锡和锰等元素的存在，但本发明镁合金中加入1.50％-3.20％Zn和极少量0.02％-0.08％的Al，Al和Zn在镁合金中的固溶度较大，在镁合金中同时加入Zn与Al，它们的协同作用可以有效提高镁合金的强度、硬度以及耐腐蚀性等。一方面，Zn可以促进Al在镁合金中的溶解，增大Al的溶解度，进一步提高Al在镁合金中的作用，而Al不仅在固溶处理和时效处理的过程中起到沉淀强化的作用，提高合金的强度、硬度、可铸性，还可在合金的表面形成氧化铝保护膜，提高合金的耐腐蚀性能。另一方面，Zn可以减少Fe、Ni、Cu等有害杂质对于合金耐腐蚀性能的影响。但Al和Zn的加入量都不能过高，尤其是Al，若Al的含量过高，不仅会影响Zr的左右，还会使合金有形成显微缩松的倾向，而Zn含量过高则会增大合金的热裂倾向。
在镁合金中，由于形成条件不同，铁相在合金中的存在形式可能为单质、固溶体或者金属间化合物。由于镁的平衡电位和稳定电位都非常负，而铁的析氢电位较低，则铁相的存在会严重影响蜗杆的耐腐蚀性；同时，铁相的存在会严重损害镁合金的组织和力学性能，导致其柔韧性降低，脆性增加。为了有效抑制铁相的有害影响，本发明蜗杆镁合金中加入了适量的B作为除铁剂，在镁液中与Fe相互作用，形成溶解度极小、熔点高且密度大的金属间化合物FeB等沉淀，达到除去杂质Fe的目的。
稀土元素Y在镁中的固溶度大，可起到固溶强化、沉淀强化等作用，其在镁中的扩散系数小，通过减慢再结晶过程和提高再结晶温度，可以减小晶界和相界的扩散渗透性以及相界的聚集作用，而且稀土元素Y能与Mg、Al、Zn等形成高熔点、热稳定性好的金属间化合物以实现弥散强化作用，从而提高镁合金的高温力学性能、抗高温蠕变性等。Mg的原子半径为0.160mm，电负性为1.31，稀土元素Y的原子半径为0.182mm，电负性为1.22，由此可见Y的原子半径与镁原子的相对差值在15％之内，电负性差值小于0.4，因此可以形成有限的固溶体以及稳定的化合物，从而更好的实现Y在镁合金中的作用。
在本发明中添加0.25-0.8％的Y，合金主要为Mg3YZn6相以及少量的Mg3Y2Zn3相，在此范围内，随着钇含量的增加，Mg3YZn6相增加，当钇含量大于1％时，则全部析出Mg3Y2Zn3相，且过多的Y会导致镁合金的强度、塑性以及硬度均下降。当蜗杆中的钇锌比为0.2-0.25时，主相析出Mg3YZn6相，晶粒组织细密，从而获得最佳的综合性能。当锌含量过高，钇在镁合金中的溶解度下降，所以当钇含量过高时，必将析出大量的三元化合物，Mg3YZn6相相应减少Mg3Y2Zn3相增加，并沿晶界富集，导致室温拉伸强度明显降低，因此钇锌比是保证蜗杆具有良好综合性能的至关重要的因素。
进一步地，所述镁合金的组成元素及质量百分比为：Zn：1.80％-2.80％、B：0.06％-0.09％、Zr：0.35％-0.60％、Y：0.32％-0.68％、Al：0.03％-0.06％、余量为Mg及不可避免的杂质。
进一步地，所述的杂质主要为Si≤0.04％、Fe≤0.003％、Ni≤0.0015％、Cu≤0.002％。
在上述蜗轮蜗杆减速机中，所述蜗杆的制备方法包括如下步骤：
S1、熔炼前处理：按上述蜗杆的组成成分及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至150-180℃后备用，再将坩埚在500-580℃下预热至暗红色后备用；
S2、熔炼与精炼：将炉料中的镁锭先加入到坩埚中，于680-685℃下完全熔化后再加入其他成分的中间合金，在690-700℃下完全熔化，搅拌均匀后继续升温至730-750℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣处理；
S3、压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到680-720℃，然后压铸到模具型腔中，得蜗杆压铸件；
S4、热处理：将蜗杆压铸件先在380-400℃下保温18-22h，随炉冷却，然后以1-2℃/s的速度升温至400-430℃，保温6-8h后空冷至室温，接着在160-180℃下保温15-18h，空冷至室温制得蜗杆基体；
S5、电镀：将蜗杆基体经前处理后电镀40-55min得蜗杆成品，电镀的条件为pH值3-7，温度60-75℃。
本发明蜗轮蜗杆减速机中的蜗杆经熔炼、压铸后先经过分段加热的热处理，再进行电镀，进一步提高蜗杆的强度、耐磨性及耐腐蚀性，进而提高蜗轮蜗杆减速机的综合性能和使用寿命
蜗杆压铸件热处理的主要目的是为了改善其力学性能和加工性能。其中固溶处理可以有效提高蜗杆的强度并获得较大的韧性和抗冲击性，时效处理则可以明显提高其硬度以及屈服强度。固溶处理和时效处理的温度和时间都直接影响最终蜗杆成品的质量，温度过高或过低都达不到固溶处理和时效处理的目的。而由于镁合金中的合金元素的扩散和合金相的分解过程都非常缓慢，所以固溶处理和时效处理的时间都相对较长。本发明通过上述的复合固溶处理后，合金组织中的Mg原子趋于均匀分布，使溶质原子最大限度地固溶到固溶体中，同时又不会使合金发生熔化，结合时效处理进一步改善蜗杆的力学性能和加工性能。热处理后对蜗杆基体进行电镀，在其表面形成镀层，进一步提高蜗杆的强度和耐腐蚀，且在pH值3-7，温度60-75℃下电镀，可以大幅度提高镀层与基体的结合强度。随着pH值的升高，镀层的结合强度降低。
在蜗杆的制备方法中，步骤S2中在SF6+CO2混合气体保护下，将镁锭加入到坩埚中，其中SF6的体积分数占混合气体的0.2-0.4％。为了防止镁液在熔炼过程中发生氧化甚至燃烧现象，熔炼过程必须要在保护气的氛围中进行。在干燥的CO2中加入少量的SF6可以对镁合金熔体起到良好的保护作用，但是SF6含量需严格控制，SF6含量一高则会引起坩埚内发生剧烈反应甚至是爆炸现象。通过不断试验发现，当干燥CO2和SF6的混合气体中含有0.2-0.4％的SF6(体积分散)，不仅能够有效抑制镁熔体的氧化，还可以显著降低熔炼过程中的损耗。
在蜗杆的制备方法中，步骤S2精炼处理中的精炼剂为六氯乙烷、碳酸镁或者碳酸钙中的一种或多种，精炼时间为6-10min。进一步地，步骤S2精炼处理在氩气保护下进行，氩气的流量为1.2-1.8L/min。由于镁的化学活性非常活泼，与空气中的氧、氮、水汽等都会反应生成氧化镁等非金属夹杂物，严重影响合金的力学性能，进而影响蜗杆的性能，因此镁熔体要经过精炼，除去这些夹杂物。本发明精炼处理中优选六氯乙烷、碳酸镁或者碳酸钙中的一种或多种作为精炼剂，尤其优选六氯乙烷。因为六氯乙烷在镁液中会迅速析出Cl、C等，起精炼作用和细化晶粒的作用，而且六氯乙烷分解产生的气体可除氮。在精炼过程中，为了防止镁熔体氧化，同样要通入保护气进行保护，本发明中通入流量为1.2-1.8L/min的氩气进行保护。
在蜗杆的制备方法中，步骤S3中所述的模具先预热至230-260℃，即将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到680-720℃，然后浇注到已预热至230-260℃的模具型腔中压铸成型。
在蜗杆的制备方法中，步骤S3中浇注的温度为700-720℃，压射速度为8.0-10.0m/s，压射比压为30-40MPa，充型时间为15-20ms。在压铸前要将模具先预热至230-260℃，以防止最终的压铸件形成缩孔或者缩松现象。在压铸过程中，浇注温度、压射速度、压射比压以及充型时间这些工艺参数对最终的压铸件的质量均有影响。浇注温度过高或过低都会影响镁熔体的成型。压射速度过快，会导致压铸件产生气孔等缺陷，过慢则不能让镁液在凝固前填充满模具型腔中，从而影响压铸件的质量。压射比压过低或过高都会损害最终压铸件的质量。由于镁液凝固快，所以充型时间较短，并要在精炼静置结束后的1h内完成浇注过程以获得高质量的压铸件。此外，在压铸的过程中，可以不断地撒硫磺和硼酸的混合物，防止浇注过程中溶液发生燃烧。
在蜗杆的制备方法中，步骤S4中的热处理为将蜗杆压铸件先在390-400℃下保温20-22h，随炉冷却，然后以1-2℃/s的速度升温至420-430℃，保温6-8h后空冷至室温，接着在170-180℃下保温15-16h，最后空冷至室温。
在蜗杆的制备方法中，步骤S4中所述的前处理包括预磨、化学除油、酸洗、活化工艺，预磨先用粗砂纸除去表面覆盖物，再用细砂纸打磨，直至表面光亮平滑，化学除油去除镁合金表面的油脂和污物，酸洗除去表面的氧化物、嵌入表面的污垢及附着在表面的金属杂质，然后活化进一步除去表面的氧化物及酸洗后的残留物。
在没有前处理的镁合金表面上有几层附着物，使得镀层很难与基体结合；在镀层与基体之间明显看到有一些颗粒夹杂，这是因为在前处理过程中，在镁合金表面上留有杂质，这样在化学镀过程中就会生成其他的化合物夹杂在镀层与基体之间。使得镀层与基体产生不均匀的内应力，进而降低镀层与基体的结合强度。前处理中酸洗、活化以及在对镁合金基体打磨过程中残留的杂质对镀层结合强度的影响较大，特别是Fe、C等杂质元素的掺入使得镀层的结合强度大大降低。
除油的溶液成分为40-50g/LNaOH，8-12g/LNa3PO4·12H2O，温度为40-50℃，时间8-10min；酸洗的溶液成分为220-250g/LCrO3，0.5-0.8g/L NaCl，时间10-14min；活化工艺中的活化液为20-40g/L的钼酸盐、10-20g/L磷酸的混合溶液。
在蜗杆的制备方法中，步骤S5电镀中电镀液为3-6g/L2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O、6-8g/LC6H8O7·H2O、12-16g/LNaH2PO2·H2O、8-10g/LNH3HF、1-15mL/L HF。
与现有技术相比，本发明蜗轮蜗杆减速机中的蜗杆采用镁合金制得，蜗杆镁合金中添加有适量的B、Zr、Y，通过各元素之间的合理配置以及协同作用，显著提高镁合金蜗杆的力学性能和机械性能，尤其是显著提高蜗杆的强度、耐热性、抗高温蠕变性能、耐腐蚀，进而延长蜗杆的使用寿命。且蜗杆的制备方法简单可行，通过各成分的合理配伍，并采用复合固溶热处理与电镀，进一步提高蜗杆的性能，使其在室温和高温下都具有良好的综合性能，尤其是提高蜗杆的强度、耐磨性、耐腐蚀性、耐热性，进而延长蜗轮蜗杆减速机的使用寿命。
附图说明
图1为本发明蜗轮蜗杆减速机的结构示意图。
图2为本发明蜗轮蜗杆减速机剖视图。
图中，1、壳体；2、蜗轮；3、蜗杆。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、2所示，一种蜗轮蜗杆减速机，包括壳体1，在壳体内设有相啮合的蜗轮2和蜗杆3，蜗杆3由镁合金制成，所述镁合金的组成元素及质量百分比为：Zn：1.50％-3.20％、B：0.05％-0.10％、Zr：0.20％-0.80％、Y：0.25％-0.80％、Al：0.02％-0.08％、余量为Mg及不可避免的杂质；所述的杂质包括Si≤0.002％、Fe≤0.002％、Ni≤0.002％、Cu≤0.002％。下面通过具体实施例进一步说明蜗杆。
表1：实施例1-5中蜗杆的组成元素及质量百分比
实施例1
熔炼前处理：按表1实施例1中所述蜗杆的组成成分及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至150℃后备用，再将坩埚在500℃下预热至暗红色后备用；
熔炼与精炼：在SF6+CO2混合气体保护下(SF6的体积分数占混合气体的0.2％)，将炉料中的镁锭先加入到坩埚中，于680℃下完全熔化后再加入其他原料的中间合金，在690℃下完全熔化，搅拌均匀后继续升温至730℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣处理；其中，精炼处理在氩气(氩气的流量为1.2-1.8L/min)保护下进行，精炼剂为六氯乙烷、碳酸镁或者碳酸钙中的一种或多种，精炼时间为6min；
压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到680℃，然后压铸到已预热至260℃的模具型腔中，得蜗杆压铸件；压铸工艺中，浇注温度为680℃、压射速度为10.0m/s、压射比压为30MPa、充型时间为20ms；
热处理：将蜗杆压铸件先在380℃下保温22h，随炉冷却，然后以1℃/s的速度升温至430℃，保温6h后空冷至室温，接着在180℃下保温15h，空冷至室温制得蜗杆基体；
电镀：将蜗杆基体先进行前处理，然后用成分为3-6g/L2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O、6-8g/LC6H8O7·H2O、12-16g/LNaH2PO2·H2O、8-10g/LNH3HF、1-15mL/L HF的电镀液将蜗杆基体在pH值3，温度60℃的条件下电镀55min，制得本发明蜗杆成品。
实施例2
熔炼前处理：按表1实施例2中所述蜗杆的组成成分及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至170℃后备用，再将坩埚在520℃下预热至暗红色后备用；
熔炼与精炼：在SF6+CO2混合气体保护下(SF6的体积分数占混合气体的0.35％)，将炉料中的镁锭先加入到坩埚中，于685℃下完全熔化后再加入其他原料的中间合金，在695℃下完全熔化，搅拌均匀后继续升温至735℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣处理；其中，精炼处理在氩气(氩气的流量为1.2-1.8L/min)保护下进行，精炼剂为六氯乙烷、碳酸镁或者碳酸钙中的一种或多种，精炼时间为9min；
压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到690℃，然后压铸到已预热至250℃的模具型腔中，得蜗杆压铸件；压铸工艺中，浇注温度为690℃、压射速度为9.0m/s、压射比压为38MPa、充型时间为18ms；
热处理：将蜗杆压铸件先在385℃下保温19h，随炉冷却，然后以1℃/s的速度升温至410℃，保温7h后空冷至室温，接着在15℃下保温17h，空冷至室温制得蜗杆基体；
电镀：将蜗杆基体先进行前处理，然后用成分为3-6g/L2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O、6-8g/LC6H8O7·H2O、12-16g/LNaH2PO2·H2O、8-10g/LNH3HF、1-15mL/L HF的电镀液将蜗杆基体在pH值6，温度72℃的条件下电镀42min，制得本发明蜗杆成品。
实施例3
熔炼前处理：按表1实施例3中所述蜗杆的组成成分及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至160℃后备用，再将坩埚在550℃下预热至暗红色后备用；
熔炼与精炼：在SF6+CO2混合气体保护下(SF6的体积分数占混合气体的0.3％)，将炉料中的镁锭先加入到坩埚中，于680℃下完全熔化后再加入其他原料的中间合金，在695℃下完全熔化，搅拌均匀后继续升温至740℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣处理；其中，精炼处理在氩气(氩气的流量为1.2-1.8L/min)保护下进行，精炼剂为六氯乙烷、碳酸镁或者碳酸钙中的一种或多种，精炼时间为8min；
压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到700℃，然后压铸到已预热至240℃的模具型腔中，得蜗杆压铸件；压铸工艺中，浇注温度为700℃、压射速度为9.0m/s、压射比压为35MPa、充型时间为18ms；
热处理：将蜗杆压铸件先在390℃下保温20h，随炉冷却，然后以1℃/s的速度升温至420℃，保温7h后空冷至室温，接着在170℃下保温16h，空冷至室温制得蜗杆基体；
电镀：将蜗杆基体先进行前处理，然后用成分为3-6g/L2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O、6-8g/LC6H8O7·H2O、12-16g/LNaH2PO2·H2O、8-10g/LNH3HF、1-15mL/L HF的电镀液将蜗杆基体在pH值5，温度68℃的条件下电镀48min，制得本发明蜗杆成品。
实施例4
熔炼前处理：按表1实施例4中所述蜗杆的组成成分及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至165℃后备用，再将坩埚在560℃下预热至暗红色后备用；
熔炼与精炼：在SF6+CO2混合气体保护下(SF6的体积分数占混合气体的0.25％)，将炉料中的镁锭先加入到坩埚中，于685℃下完全熔化后再加入其他原料的中间合金，在695℃下完全熔化，搅拌均匀后继续升温至745℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣处理；其中，精炼处理在氩气(氩气的流量为1.2-1.8L/min)保护下进行，精炼剂为六氯乙烷、碳酸镁或者碳酸钙中的一种或多种，精炼时间为7min；
压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到710℃，然后压铸到已预热至240℃的模具型腔中，得蜗杆压铸件；压铸工艺中，浇注温度为710℃、压射速度为8.0m/s、压射比压为32MPa、充型时间为16ms；
热处理：将蜗杆压铸件先在395℃下保温21h，随炉冷却，然后以2℃/s的速度升温至425℃，保温7h后空冷至室温，接着在175℃下保温17h，空冷至室温制得蜗杆基体；
电镀：将蜗杆基体先进行前处理，然后用成分为3-6g/L2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O、6-8g/LC6H8O7·H2O、12-16g/LNaH2PO2·H2O、8-10g/LNH3HF、1-15mL/L HF的电镀液将蜗杆基体在pH值4，温度65℃的条件下电镀44min，制得本发明蜗杆成品。
实施例5
熔炼前处理：按表1实施例5中所述蜗杆的组成成分及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至180℃后备用，再将坩埚在580℃下预热至暗红色后备用；
熔炼与精炼：在SF6+CO2混合气体保护下(SF6的体积分数占混合气体的0.4％)，将炉料中的镁锭先加入到坩埚中，于685℃下完全熔化后再加入其他原料的中间合金，在700℃下完全熔化，搅拌均匀后继续升温至750℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣处理；其中，精炼处理在氩气(氩气的流量为1.2-1.8L/min)保护下进行，精炼剂为六氯乙烷、碳酸镁或者碳酸钙中的一种或多种，精炼时间为10min；
压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到720℃，然后压铸到已预热至230℃的模具型腔中，得蜗杆压铸件；压铸工艺中，浇注温度为720℃、压射速度为8.0m/s、压射比压为40MPa、充型时间为15ms；
热处理：将蜗杆压铸件先在400℃下保温18h，随炉冷却，然后以2℃/s的速度升温至400℃，保温8h后空冷至室温，接着在160℃下保温18h，空冷至室温制得蜗杆基体；
电镀：将蜗杆基体先进行前处理，然后用成分为3-6g/L2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O、6-8g/LC6H8O7·H2O、12-16g/LNaH2PO2·H2O、8-10g/LNH3HF、1-15mL/L HF的电镀液将蜗杆基体在pH值7，温度75℃的条件下电镀40min，制得本发明蜗杆成品。
上述实施例中电镀工艺中所述的前处理为：先用粗砂纸除去表面覆盖物，再用细砂纸打磨，直至表面光亮平滑，然后在40-50℃下用成分为40-50g/LNaOH，8-12g/LNa3PO4·12H2O的溶液化学除油8-10min，接着用成分为220-250g/L CrO3，0.5-0.8g/L NaCl的溶液酸洗10-14min，再用20-40g/L的钼酸盐、10-20g/L磷酸的混合溶液活化处理10-20min。
对比例1
现有技术中普通市售的蜗杆。
对比例2
采用普通镁合金通过如实施例1所述的方法制得的蜗杆。
对比例3
采用如实施例1中的镁合金通过普通加工方法制得的蜗杆。
对比例4
与实施例1的区别仅在于没有经过电镀处理。
将实施例1-5及对比例1-4中蜗杆进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2：本发明实施例1-5及对比例1-4中蜗杆的性能比较结果
综上所述，本发明蜗轮蜗杆减速机中的蜗杆采用性能优异的镁合金制成，其制备方法简单可行，得到的蜗杆与普通的蜗杆相比，具有更高的抗拉强度、屈服强度、耐腐蚀性、耐温性等性能，进而提高蜗轮蜗杆减速机的综合性能和使用寿命。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种高性能蜗轮蜗杆减速机，包括壳体，在壳体内设有相啮合的蜗轮和蜗杆，其特征在于，所述蜗杆由镁合金制成，所述镁合金的组成元素及质量百分比为：Zn：1.50％-3.20％、B：0.05％-0.10％、Zr：0.20％-0.80％、Y：0.25％-0.80％、Al：0.02％-0.08％、余量为Mg及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高性能蜗轮蜗杆减速机，其特征在于，所述镁合金的组成元素及质量百分比为：Zn：1.80％-2.80％、B：0.06％-0.09％、Zr：0.35％-0.60％、Y：0.32％-0.68％、Al：0.03％-0.06％、余量为Mg及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的高性能蜗轮蜗杆减速机，其特征在于，所述的杂质包括Si≤0.002％、Fe≤0.002％、Ni≤0.002％、Cu≤0.002％。
4.根据权利要求3所述的高性能蜗轮蜗杆减速机，其特征在于，所述蜗杆的制备方法包括如下步骤：
S1、熔炼前处理：按蜗杆的组成元素及其质量百分比配制炉料，将炉料预热至150-180℃后备用，再将坩埚在500-580℃下预热至暗红色后备用；
S2、熔炼与精炼：将炉料中的镁锭先加入到坩埚中，于680-685℃下完全熔化后再加入其他成分的中间合金，在690-700℃下完全熔化，搅拌均匀后继续升温至730-750℃，在氩气保护下进行精炼、扒渣处理；
S3、压铸：将精炼、扒渣处理后的镁液先冷却到680-720℃，然后压铸到模具型腔中，得蜗杆压铸件；
S4、热处理：将蜗杆压铸件先在380-400℃下保温18-22h，随炉冷却，然后以1-2℃/s的速度升温至400-430℃，保温6-8h后空冷至室温，接着在160-180℃下保温15-18h，空冷至室温制得蜗杆基体；
S5、电镀：将蜗杆基体经前处理后电镀40-55min得蜗杆成品，电镀的条件为pH值3-7，温度60-75℃。
5.根据根据权利要求4所述的高性能蜗轮蜗杆减速机，其特征在于，步骤S2中在SF6+CO2混合气体保护下，将镁锭加入到坩埚中，其中SF6的体积分数占混合气体的0.2-0.4％。
6.根据根据权利要求4所述的高性能蜗轮蜗杆减速机，其特征在于，步骤S2精炼处理中的精炼剂为六氯乙烷、碳酸镁或者碳酸钙中的一种或多种，精炼时间为6-10min。
7.根据根据权利要求4或6所述的高性能蜗轮蜗杆减速机，其特征在于，步骤S2精炼处理在氩气保护下进行，氩气的流量为1.2-1.8L/min。
8.根据根据权利要求4所述的高性能蜗轮蜗杆减速机，其特征在于，步骤S3中所述的模具先预热至230-260℃。
9.根据根据权利要求4所述的高性能蜗轮蜗杆减速机，其特征在于，步骤S3压铸工艺中的浇注温度为700-720℃、压射速度为8.0-10.0m/s、压射比压为30-40MPa、充型时间为15-20ms。
10.根据根据权利要求4所述的高性能蜗轮蜗杆减速机，其特征在于，步骤S5电镀中电镀液为3-6g/L 2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O、6-8g/LC6H8O7·H2O、12-16g/L NaH2PO2·H2O、8-10g/LNH3HF、1-15mL/L HF。
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