CN106350762A - 一种固体润滑的滚珠螺杆 - Google Patents

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张达明
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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Abstract

本发明公开了一种固体润滑的滚珠螺杆，其主要为螺杆、螺帽、滚珠、固定座、刮刷器及回流管所构成，的所述滚珠表面具有20‑30μm厚度的等离子喷涂自润滑涂层。本发明的自润滑涂层使得摩擦系数和磨损率同时降低，具有较低的摩擦系数，同时具有比Cr镀层更优良的耐磨性。在各个载荷下，磨损率比基体降低50％以上。

Description

一种固体润滑的滚珠螺杆
技术领域
本发明涉及汽车配件技术领域，尤其涉及一种固体润滑的滚珠螺杆及其制备方法。
背景技术
滚珠螺杆(Ballscrew)，别名球螺杆、导螺杆，是一种钢珠介于螺帽与螺杆之间做运动，将传统螺杆之滑动接触转换成滚动接触然后再将螺帽内的钢珠回转运动转为直线运动的传动机械组件。滚珠螺杆具有定位精度高、高寿命、低污染和可做高速正逆向的传动及变换传动等特性，因具上述特性，滚珠螺杆已成为近来精密科技产业及精密机械产业的定位及测量系统上的重要零组件之一。
滚珠螺杆主要为螺杆、螺帽、钢珠、固定座、刮刷器及回流管所构成的，依其循环系统的不同更分为外循环式、内循环式、端塞循环式滚珠螺杆。
滚珠螺杆的结构传统分为内循环结构(以圆形反向器和椭圆形反向器为代表)和外循环结构(以插管为代表)两种。这两种结构也是最常用的结构。这两种结构性能没有本质区别，只是内循环结构安装连接尺寸小；外循环结构安装连接尺寸大。目前，滚珠丝杠副的结构已有10多种，但比较常用的主要有：内循环结构；外循环结构；端盖结构；盖板结构。。
发明内容
本发明的目的在于提出一种固体润滑的滚珠螺杆及其制备方法，能够使得滚珠螺杆摩擦减小。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种固体润滑的滚珠螺杆，其主要为螺杆、螺帽、滚珠、固定座、刮刷器及回流管所构成，的所述滚珠表面具有20-30μm厚度的等离子喷涂自润滑涂层涂层，所述涂层通过如下方法制备：
(1)将Cr3C2与NiCr在行星球磨机上球磨至不再沉淀；
(2)加入石墨烯、Ni包覆微米石墨和h-BN继续球磨至少10分钟；
(3)球磨停止前5分钟时，加入有机黏结剂球磨，得到悬浊液；
(4)将悬浊液进行喷雾造粒，得到自润滑团聚颗粒；
(5)在滚珠表面等离子喷涂所述自润滑团聚颗粒。
本发明所述的Cr3C2-NiCr-石墨烯是Cr3C2与NiCr与石墨烯作为一个组分按照重量比(5～3):(2～1):1混合而成。优选的，所述重量比为4:1:1。
所述等离子喷涂，其电流为400-700A，电压为30-70V，主气氩气流量50-140L/min，送粉速度25-60g/min。优选的，电流为550A，电压30V，氩气流量50L/min。
Cr3C2-NiCr涂层磨损以磨粒磨损为主，还存在部分粘着磨损以及因疲劳磨损引起的剥落痕迹；加入镍包覆改性石墨润滑剂涂层的磨损表面的自润滑涂层明显增多，这是在摩擦磨损过程中石墨不断从镍包石墨颗粒中析出，在切向力作用下流动，能对犁沟起到“填平”作用，因而可提高其耐磨性；镍包覆纳米h-BN成为形核中心，进一步细化晶粒，使生成的硬质相CrB4细化弥散在Cr3C2-NiCr内，摩擦应力使亚表层中的h-BN被挤到表面上而形成润滑膜。随着h-BN含量的增加，会使润滑膜更好的形成，涂层耐磨性得到提高。
本发明的复合涂层厚度约为20-30μm，其硬度较基体明显提高，超过500HV0.2。同时，在复合涂层中添加石墨烯使得晶粒得到细化，平均晶粒尺寸下降到20nm左右。
本发明的复合涂层使得摩擦系数和磨损率同时降低，具有较低的摩擦系数，在各个载荷下，磨损率比基体降低50％以上。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种固体润滑的滚珠螺杆，其主要为螺杆、螺帽、滚珠、固定座、刮刷器及回流管所构成，的所述滚珠表面具有20-30μm厚度的等离子喷涂自润滑涂层涂层，所述涂层通过如下方法制备：
(1)将Cr3C2与NiCr在行星球磨机上球磨至不再沉淀；
(2)加入石墨烯、Ni包覆微米石墨和h-BN继续球磨至少10分钟；
(3)球磨停止前5分钟时，加入有机黏结剂球磨，得到悬浊液；
(4)将悬浊液进行喷雾造粒，得到自润滑团聚颗粒；
(5)在滚珠表面等离子喷涂所述自润滑团聚颗粒。
对比例1
省略实施例1的石墨烯，其余与实施例1相同。
对比例2
省略实施例1的NiCr，其余与实施例1相同。
对比例3
省略实施例1的Cr3C2，其余与实施例1相同。
对比例1-3的涂层，同样能起到润滑作用，但所述润滑效果稍差，只是相较于不含涂层的滚珠，提高一些。实施例1的润滑效果要明显优于对比例1-3，且耐磨时间长，起到润滑的时间也明显较长。即，本发明的3种材料混合，起到协同作用。

Claims (3)

1.一种固体润滑的滚珠螺杆，其主要为螺杆、螺帽、滚珠、固定座、刮刷器及回流管所构成，所述滚珠表面具有20-30μm厚度的等离子喷涂自润滑涂层涂层，所述涂层通过如下方法制备：
(1)将Cr3C2与NiCr在行星球磨机上球磨至不再沉淀；
(2)加入石墨烯、Ni包覆微米石墨和h-BN继续球磨至少10分钟；
(3)球磨停止前5分钟时，加入有机黏结剂球磨，得到悬浊液；
(4)将悬浊液进行喷雾造粒，得到自润滑团聚颗粒；
(5)在滚珠表面等离子喷涂所述自润滑团聚颗粒。
2.如权利要求1所述的固体润滑的滚珠螺杆，其特征在于，所述的Cr3C2-NiCr-石墨烯是Cr3C2与NiCr与石墨烯作为一个组分按照重量比(5～3):(2～1):1混合而成；优选的，所述重量比为4:1:1。
3.如权利要求1或2所述的固体润滑的滚珠螺杆，其特征在于，所述等离子喷涂，其电流为400-700A，电压为30-70V，主气氩气流量50-140L/min，送粉速度25-60g/min；优选的，电流为550A，电压30V，氩气流量50L/min。
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