CN109404421A - 一种具有碳基薄膜层的滚动轴承 - Google Patents

一种具有碳基薄膜层的滚动轴承 Download PDF

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王海新
曹娜娜
李正辉
蒲吉斌
郭武明
刘金玲
韩松
毕明龙
于庆杰
路明
马丽瑶
曲士刚
李进
于寒
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Abstract

一种具有碳基薄膜层的滚动轴承，它涉及一种轴承。本发明为了解决现有轴承应用在飞机上润滑油供应不充分时温升较高和自润滑性能较差的问题。本发明包括轴承外圈、轴承内圈、滚动体和保持架，轴承外圈套装在轴承内圈上，保持架均匀的将滚动体分布在轴承内圈和轴承外圈之间，在轴承外圈的外圈滚道上、轴承内圈的内圈滚道上、轴承外圈的外滚道挡边上和轴承外圈的引导挡面上均镀有碳基薄膜层。本发明用于滚动轴承设计领域。

Description

一种具有碳基薄膜层的滚动轴承
技术领域
本发明涉及一种轴承，具体涉及一种具有碳基薄膜层的滚动轴承。
背景技术
飞机在进行某种剧烈机动飞行的过程中，因过载较大，存在润滑系统无法为轴承供油的风险，为确保轴承的稳定运转，特增加了轴承抵抗润滑油中断能力的考核要求。虽然通过使用性能更优异的基体材料等方法可解决该问题，但传统的解决方案不能降低轴承的发热量和提高自润滑性能。随着装备发展，传统的技术途径已经不能完全满足轴承工况的要求。
发明内容
本发明为解决现有的轴承应用在飞机上润滑油供应不充分时温升较高和自润滑性能较差的问题，进而提出一种具有碳基薄膜层的滚动轴承。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：它包轴承外圈、轴承内圈、滚动体和保持架，轴承外圈套装在轴承内圈上，保持架均匀的将滚动体分布在轴承内圈和轴承外圈之间，在轴承外圈的外圈滚道上、轴承内圈的内圈滚道上、轴承外圈的外滚道挡边上和轴承外圈的引导挡面上均镀有碳基薄膜层。
进一步地，所述碳基薄膜层的厚度不小于3μm。
进一步地，所述碳基薄膜层从内至外依次溅射Cr层、WC/Cr/C层、WC/C层和C层。
进一步地，所述Cr层的厚度为200nm。
进一步地，所述WC/Cr/C层的厚度为1μm。
进一步地，所述WC/C层的厚度为2μm。
进一步地，所述C层的厚度为500～600nm。
进一步地，所述的碳基薄膜层采用磁控溅射技术沉积。
本发明的有益效果是：
1、对轴承的内圈滚道、外圈滚道、外滚道挡边进行镀碳基薄膜层处理，实现外圈和滚子接触区域有效隔离，降低滚子与滚道及挡边的摩擦系数，提高自润滑性能；
2、对轴承外圈引导挡面进行表面镀碳基薄膜处理，实现保护架与外圈引导挡面有效隔离，减少保持架与外圈引导挡面的滑动磨损，提高自润滑性能，降低温升；
3、采用该设计制备的轴承承，工作温度大约降低20℃，并通过了30h的无油润滑试验考核，为解决轴承乏油工况下的边界润滑问题提供了新的技术解决方案。
附图说明
图1是本发明的外圈结构示意图；
图2是本发明的内圈结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种具有碳基薄膜层的滚动轴承，它包轴承外圈1、轴承内圈2、滚动体和保持架，轴承外圈1套装在轴承内圈2上，保持架均匀的将滚动体分布在轴承内圈2和轴承外圈1之间，在轴承外圈1的外圈滚道1-1上、轴承内圈2的内圈滚道2-1上、轴承外圈1的外滚道挡边1-2上和轴承外圈1的引导挡面1-3上均镀有碳基薄膜层3。
如此设置，对轴承的内圈滚道、外圈滚道、外滚道挡边进行镀碳基薄膜层处理，实现外圈和滚子接触区域有效隔离，降低滚子与滚道及挡边的摩擦系数，提高自润滑性能；对轴承外圈引导挡面进行表面镀碳基薄膜处理，实现保护架与外圈引导挡面有效隔离，减少保持架与外圈引导挡面的滑动磨损，提高自润滑性能，降低温升；滚动体和保持架不进行镀碳基薄膜处理。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述碳基薄膜层3的厚度不小于3μm。
如此设置，使碳基薄膜的综合性能更好。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述所述碳基薄膜层3从内至外依次溅射Cr层、WC/Cr/C层、WC/C层和C层。
如此设置，WC具有较低扩散率和很高的热稳定性，同时有效改善碳基薄膜的高脆性。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述所述Cr层的厚度为200nm。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述所述WC/Cr/C层的厚度为1μm。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述所述WC/C层的厚度为2μm。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述所述C层的厚度为500～600nm。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述所述的碳基薄膜层3采用磁控溅射技术沉积。
如此设置，成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工艺原理：
采用磁控溅射技术在其表面沉积碳基薄膜，基底材料在镀膜前分别在丙酮及无水乙醇中超声清洗15min以上，以去除表面油污及其他杂质，放入真空室之前用氮气吹干，确保样品表面干燥洁净；其中制备碳基薄膜过程为预抽真空至3.0×10-3Pa以下，通入高纯氩气体，对基底施加-500V的偏压，利用氩等离子体对基底表面溅射清洗30min；将偏压调至-100V，首先在基底表面沉积Cr过渡层；通入高纯乙炔气体，逐步减小Cr靶溅射功率的方法制备梯度过渡层Cr/WC/C。综合考虑轴承接触应力和摩擦力矩，对轴承外圈滚道、轴承内圈滚道、外圈引导挡面和外圈滚道挡边的直径尺寸设计时，要比传统设计值应减少大约10μm。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有碳基薄膜层的滚动轴承，它包轴承外圈(1)、轴承内圈(2)、滚动体和保持架，轴承外圈(1)套装在轴承内圈(2)上，保持架均匀的将滚动体分布在轴承内圈(2)和轴承外圈(1)之间，其特征在于：在轴承外圈(1)的外圈滚道(1-1)上、轴承内圈(2)的内圈滚道(2-1)上、轴承外圈(1)的外滚道挡边(1-2)上和轴承外圈(1)的引导挡面(1-3)上均镀有碳基薄膜层(3)。
2.根据权利要求1所述的一种具有碳基薄膜层的滚动轴承，其特征在于：所述碳基薄膜层(3)的厚度不小于3μm。
3.根据权利要求2所述的一种具有碳基薄膜层的滚动轴承，其特征在于：所述碳基薄膜层(3)从内至外依次溅射Cr层、WC/Cr/C层、WC/C层和C层。
4.根据权利要求3所述的一种具有碳基薄膜层的滚动轴承，其特征在于：所述Cr层的厚度为200nm。
5.根据权利要求3所述的一种具有碳基薄膜层的轴承，其特征在于：所述WC/Cr/C层的厚度为1μm。
6.根据权利要求3所述的一种具有碳基薄膜层的轴承，其特征在于：所述WC/C层的厚度为2μm。
7.根据权利要求3所述的一种具有碳基薄膜层的轴承，其特征在于：所述C层的厚度为500～600nm。
8.根据权利要求1-7任意一项权利要求所述的一种具有碳基薄膜层的轴承，其特征在于：所述的碳基薄膜层(3)采用磁控溅射技术沉积。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102703859A (zh) * 2012-06-15 2012-10-03 上海大学 非晶碳基薄膜与金属基体间梯度过渡层的制备方法
CN203374662U (zh) * 2013-05-31 2014-01-01 嘉善凯盛滑动轴承有限公司 一种新型滚动轴承
CN106884149A (zh) * 2015-12-15 2017-06-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 水环境耐磨涂层、其制备方法及应用

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