CN109434099A - 一种高强度深沟球轴承的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度深沟球轴承的制备方法，包括以下步骤：按重量份将碳0.5‑1.5份、硅2‑3份、锰0.5‑1份、铬0.5‑1.5份、钼0.2‑0.5份、镍0.02‑0.05份、钒0.01‑0.02份、铝0.01‑0.05份、钨0.5‑1.5份、铜0.1‑0.3份、钴0.1‑0.5份、铌0.02‑0.1份、钽0.05‑0.1份、氮化硅0.5‑1.5份、钙0.01‑0.05份、以及铁85‑90份、改性剂2‑3份倒入混料机，连续均匀混料20‑50分钟；然后注入模具内压胚后进行烧结，烧结温度由400℃开始提升至1200℃，烧结时间为200‑250分钟；保温12小时后，再经轧制、复烧、复轧后即可。本发明使用铌和镍，能够使得轴承内部结构均匀，提高了合金钢的强度和耐磨性能。

Description

一种高强度深沟球轴承的制备方法
技术领域
本发明涉及轴承领域，特别涉及一种高强度深沟球轴承的制备方法。
背景技术
深沟球轴承的外圈滚道、内圈滚道都是一个直径尺寸与钢球配合，但是这种常规深沟球轴承在一般机械场合使用都没有问题，但是深沟球轴承在轧机上使用就出现问题，由于轧机的径向力轴向力都非常大，轴承损坏频率很高，因此需要提高其强度。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高强度深沟球轴承的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供的一种高强度深沟球轴承的制备方法，包括以下步骤：
按重量份将碳0.5-1.5份、硅2-3份、锰0.5-1份、铬0.5-1.5份、钼0.2-0.5份、镍0.02-0.05份、钒0.01-0.02份、铝0.01-0.05份、钨0.5-1.5份、铜0.1-0.3份、钴0.1-0.5份、铌0.02-0.1份、钽0.05-0.1份、氮化硅0.5-1.5份、钙0.01-0.05份、以及铁85-90份、改性剂2-3份倒入混料机，连续均匀混料20-50 分钟；然后注入模具内压胚后进行烧结，烧结温度由400℃开始提升至1200℃，烧结时间为200-250分钟；保温12小时后，再经轧制、复烧、复轧后即可，
所述改性剂为负载在多孔氧化铝涂层上的Sn，其中且多孔氧化铝涂层经石墨烯修饰；其制备流程为：
a. AlOOH 溶胶的制备：配置AlCl3水溶液和NH4OH 水溶液，各80 mL；向AlCl3水溶液中用加入PEG400，充分搅拌，升温至75℃保持30 min，将AlCl3水溶液以20~30 mL/min 的速率缓慢滴加到NH4OH 水溶液中，用浓氨水控制反应体系的pH值为9~10， 得到AlOOH沉淀产物；AlOOH沉淀物经陈化、水洗、抽滤后，投放到1 mol/L 的硝酸中，在80℃下搅拌30 min即可得到AlOOH 溶胶；上述制备流程中，AlCl3水溶液浓度为0.02~0.05 mol/L，NH4OH 水浓度为0.05~0.15 mol/L，PEG400单体摩尔量与AlCl3摩尔量之比为3:1~5:1。AlOOH沉淀物与硝酸溶液的比例为1 g AlOOH沉淀物溶于10 mL硝酸溶液。
该流程中，PEG400的加入是为了提高铝水解过程中的稳定性，避免出现絮状沉淀。AlOOH沉淀物溶于硝酸过程中，AlOOH的浓度不宜过高，否则可能导致后续的旋涂过程制得的涂层不均匀。
b. 多孔氧化铝涂层的制备：用滴管移取10 mL的AlOOH 溶胶滴加到玻璃片上，在匀胶机上以2000 rpm/min的转速旋涂溶液，旋涂完成后将玻璃片置于50℃下干燥20 min，然后升温至400℃焙烧5 h，就得到了多孔氧化铝涂层；焙烧过程需要在空气气氛中进行。
c. 改性剂的制备：在10 mL乙醇、5 mL乙二醇和10 mL 1,2-丙二醇混合溶剂中加入Sn(NO3)2配成溶液；取5 mL加入石墨烯，超声10分钟以获得分散均匀的悬浮液，将该悬浊液逐滴滴加到上述多孔氧化铝涂层上，并及时烘干，将固体刮下，即得改性剂粉末。该流程中，石墨烯的用量与多孔氧化铝涂层中的氧化铝质量比为1~3%，Sn与多孔氧化铝涂层中的氧化铝质量比为2~5%。
石墨烯的加入可以促进金属与载体之间的肖特基接触，提高金属表面的电子密度，从而提高改性剂活性。
本发明提供的一种高强度深沟球轴承的制备方法，使用铌和镍，能够使得轴承内部结构均匀，提高了合金钢的强度和耐磨性能，氮化硅可以增加轴承的耐磨性，添加氮化硅能提高轴承的抗氧化性和耐腐蚀性，添加改性剂能够提高轴承的致密度，增加强度。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种高强度深沟球轴承的制备方法，包括以下步骤：包括以下步骤：
按重量份将碳0.5份、硅2份、锰0.5份、铬0.5份、钼0.2份、镍0.02份、钒0.01份、铝0.01份、钨0.5份、铜0.1份、钴0.1份、铌0.02份、钽0.05份、氮化硅0.5份、钙0.01份、以及铁85份、改性剂2份倒入混料机，连续均匀混料20-50 分钟；然后注入模具内压胚后进行烧结，烧结温度由400℃开始提升至1200℃，烧结时间为200-250分钟；保温12小时后，再经轧制、复烧、复轧后即可，
所述改性剂为负载在多孔氧化铝涂层上的Sn，其中且多孔氧化铝涂层经石墨烯修饰；其制备流程为：
a. AlOOH 溶胶的制备：配置AlCl3水溶液和NH4OH 水溶液，各80 mL；向AlCl3水溶液中用加入PEG400，充分搅拌，升温至75℃保持30 min，将AlCl3水溶液以20~30 mL/min 的速率缓慢滴加到NH4OH 水溶液中，用浓氨水控制反应体系的pH值为9~10， 得到AlOOH沉淀产物；AlOOH沉淀物经陈化、水洗、抽滤后，投放到1 mol/L 的硝酸中，在80℃下搅拌30 min即可得到AlOOH 溶胶；上述制备流程中，AlCl3水溶液浓度为0.02~0.05 mol/L，NH4OH 水浓度为0.05~0.15 mol/L，PEG400单体摩尔量与AlCl3摩尔量之比为3:1~5:1。AlOOH沉淀物与硝酸溶液的比例为1 g AlOOH沉淀物溶于10 mL硝酸溶液。
b. 多孔氧化铝涂层的制备：用滴管移取10 mL的AlOOH 溶胶滴加到玻璃片上，在匀胶机上以2000 rpm/min的转速旋涂溶液，旋涂完成后将玻璃片置于50℃下干燥20 min，然后升温至400℃焙烧5 h，就得到了多孔氧化铝涂层；焙烧过程需要在空气气氛中进行。
c. 改性剂的制备：在10 mL乙醇、5 mL乙二醇和10 mL 1,2-丙二醇混合溶剂中加入Sn(NO3)2配成溶液；取5 mL加入石墨烯，超声10分钟以获得分散均匀的悬浮液，将该悬浊液逐滴滴加到上述多孔氧化铝涂层上，并及时烘干，将固体刮下，即得改性剂粉末。该流程中，石墨烯的用量与多孔氧化铝涂层中的氧化铝质量比为1~3%，Sn与多孔氧化铝涂层中的氧化铝质量比为2~5%。
实施例2
本实施例提供的一种高强度深沟球轴承的制备方法，其与实施例1的区别在于所述高强度深沟球轴承按重量份将碳1.5份、硅3份、锰1份、铬1.5份、钼0.5份、镍0.05份、钒0.02份、铝0.05份、钨1.5份、铜0.3份、钴0.5份、铌0.1份、钽0.1份、氮化硅1.5份、钙0.05份、以及铁90份、改性剂3份倒入混料机，连续均匀混料20-50 分钟；然后注入模具内压胚后进行烧结，烧结温度由400℃开始提升至1200℃，烧结时间为200-250分钟；保温12小时后，再经轧制、复烧、复轧后即可。
实施例3
本实施例提供的一种高强度深沟球轴承的制备方法，其与实施例1的区别在于改性剂的制备时设定AlCl3水溶液浓度为0.03 mol/L，NH4OH 水浓度为0.1 mol/L，PEG400单体摩尔量与AlCl3摩尔量之比为3:1。改性剂的制备过程中，石墨烯的用量与多孔氧化铝涂层中的氧化铝质量比为2%，Sn与多孔氧化铝涂层中的氧化铝质量比为3%。
实施例4
本实施例提供的一种高强度深沟球轴承的制备方法，其与实施例1的区别在于改性剂的制备时设定AlCl3水溶液浓度为0.03 mol/L，NH4OH 水浓度为0.1 mol/L，PEG400单体摩尔量与AlCl3摩尔量之比为5:1。改性剂的制备过程中，石墨烯的用量与多孔氧化铝涂层中的氧化铝质量比为2%，Sn与多孔氧化铝涂层中的氧化铝质量比为3%。
实施例5
本实施例提供的一种高强度深沟球轴承的制备方法，其与实施例1的区别在于改性剂的制备时设定AlCl3水溶液浓度为0.05 mol/L，NH4OH 水浓度为0.15 mol/L，PEG400单体摩尔量与AlCl3摩尔量之比为4:1。改性剂的制备过程中，石墨烯的用量与多孔氧化铝涂层中的氧化铝质量比为2%，Sn与多孔氧化铝涂层中的氧化铝质量比为3%。

Claims (3)

1.一种高强度深沟球轴承的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按重量份将碳0.5-1.5份、硅2-3份、锰0.5-1份、铬0.5-1.5份、钼0.2-0.5份、镍0.02-0.05份、钒0.01-0.02份、铝0.01-0.05份、钨0.5-1.5份、铜0.1-0.3份、钴0.1-0.5份、铌0.02-0.1份、钽0.05-0.1份、氮化硅0.5-1.5份、钙0.01-0.05份、以及铁85-90份、改性剂2-3份倒入混料机，连续均匀混料20-50 分钟；然后注入模具内压胚后进行烧结，烧结温度由400℃开始提升至1200℃，烧结时间为200-250分钟；保温12小时后，再经轧制、复烧、复轧后即可，
所述改性剂为负载在多孔氧化铝涂层上的Sn，且多孔氧化铝涂层经石墨烯修饰，其制备流程为：
a. AlOOH 溶胶的制备：配置AlCl3水溶液和NH4OH 水溶液，各80 mL；向AlCl3水溶液中用加入PEG400，充分搅拌，升温至75℃保持30 min，将AlCl3水溶液以20~30 mL/min 的速率缓慢滴加到NH4OH 水溶液中，用浓氨水控制反应体系的pH值为9~10， 得到AlOOH沉淀产物；AlOOH沉淀物经陈化、水洗、抽滤后，投放到1 mol/L 的硝酸中，在80℃下搅拌30 min即可得到AlOOH 溶胶；
b. 多孔氧化铝涂层的制备：用滴管移取10 mL的AlOOH 溶胶滴加到玻璃片上，在匀胶机上以2000 rpm/min的转速旋涂溶液，旋涂完成后将玻璃片置于50℃下干燥20 min，然后升温至400℃焙烧5 h，就得到了多孔氧化铝涂层；
c. 改性剂的制备：在10 mL乙醇、5 mL乙二醇和10 mL 1,2-丙二醇混合溶剂中加入Sn(NO3)2配成溶液；取5 mL加入石墨烯，超声10分钟以获得分散均匀的悬浮液，将该悬浊液逐滴滴加到上述多孔氧化铝涂层上，并及时烘干，将固体刮下，即得改性剂。
2.根据权利要求1所述的一种高强度深沟球轴承的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的用量与多孔氧化铝涂层中的氧化铝质量比为1~3%。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强度深沟球轴承的制备方法，其特征在于，所述Sn与多孔氧化铝涂层中的氧化铝质量比为2~5%。
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