CN110373623A - 一种梯度自润滑轴承及其制备方法 - Google Patents

一种梯度自润滑轴承及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110373623A
CN110373623A CN201910511245.3A CN201910511245A CN110373623A CN 110373623 A CN110373623 A CN 110373623A CN 201910511245 A CN201910511245 A CN 201910511245A CN 110373623 A CN110373623 A CN 110373623A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mixed powder
powder
weight percent
bearing
cladding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910511245.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110373623B (zh
Inventor
邢佑强
刘磊
吴泽
李晓
孙东科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201910511245.3A priority Critical patent/CN110373623B/zh
Publication of CN110373623A publication Critical patent/CN110373623A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110373623B publication Critical patent/CN110373623B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/005—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides comprising a particular metallic binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/12—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • C22C2026/003—Cubic boron nitrides only
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/50—Lubricating properties
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2206/00—Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
    • F16C2206/80—Cermets, i.e. composites of ceramics and metal
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/30—Coating surfaces
    • F16C2223/42—Coating surfaces by spraying the coating material, e.g. plasma spraying

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

本发明公开了一种梯度自润滑轴承及其制备方法。该轴承基体材料为轴承钢，基体表面依次有硬质合金层、氧化铝陶瓷层、氮化硅陶瓷层、立方氮化硼层组成的梯度涂层，该梯度涂层具有自润滑功效。所述梯度涂层采用等离子体喷涂方法制备。该轴承综合了轴承钢、硬质合金、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、立方氮化硼及梯度涂层的优点，碳纳米管(CNTs)和氮化硼纳米管(BNNTs)的加入提高了涂层硬度、耐磨性及韧性；轴承整体既具有良好的韧性，又具有非常高的硬度和耐磨性能。工作过程中，温度较低时，石墨烯能够起到润滑效果，高温时PbO、Mo和TiB2会发生原位反应，生成具有润滑效应的PbMoO4、TiO2和B2O3，从而能够减小轴承摩擦磨损，提高轴承寿命。

Description

一种梯度自润滑轴承及其制备方法
技术领域
本发明属于轴承制造技术领域，特别涉及了一种梯度自润滑轴承及其制备方法。
背景技术
轴承是当代机械设备中一种重要零部件，目前使用较多的轴承材料多为金属，金属材料表面硬度相对较低，摩擦系数较大，承载能力较低，磨损比较严重，通常工作过程中需要使用润滑剂；为减小摩擦磨损，近几年开发出一系列新型的自润滑轴承。自润滑轴承是指轴承材料本身具有润滑、减摩功能，可在无润滑液的条件下实现自润滑功效，从而减小轴承表面摩擦与磨损，自润滑轴承已成为绿色制造的一个研究热点。
中国发明专利“申请号：200710119261.5”报道了一种整体梯度自润滑轴承及其制造方法，该轴承由承压层、润滑层、中间过渡层组成，其具有高的强度、良好的耐磨性及综合性能。中国专利“申请号：CN201710541381.8”报道了一种自润滑轴承及其制备方法，通过激光熔覆方法在含铬合金钢轴承基体表面制备出石墨烯/氟化钙/陶瓷自润滑涂层，从而实现轴承本身的自润滑功能。中国专利“申请号：CN201810655679.6”报道了一种填充固化固体润滑材料自润滑轴承及其制备方法，通过在轴承基体表面预先加工出孔，在孔中填充固体润滑剂，经过时效及固化处理，将二者结合成为一个整体作为自润滑轴承。
发明内容
发明目的：本发明公开了一种梯度自润滑轴承及其制备方法，该轴承既具有极高的硬度，又具有良好的韧性和自润滑功效。工作过程中能够在摩擦接触表面形成润滑膜，从而减小轴承摩擦磨损，提高轴承寿命。
技术方案：本发明的一种梯度自润滑轴承通过以下方式实现：
基体材料为轴承钢，基体表面具有硬质合金层、氧化铝陶瓷层、氮化硅陶瓷层和立方氮化硼层组成的梯度自润滑涂层，所述梯度涂层采用等离子体喷涂方法制备。
本发明的一种梯度自润滑轴承，采用等离子体喷涂技术在轴承基体表面依次熔覆硬质合金混合粉、氧化铝陶瓷混合粉、氮化硅陶瓷混合粉和立方氮化硼混合粉制备出梯度自润滑涂层。硬质合金混合粉中各成分重量百分比为：55-65％WC、5-8％TiC、5-8％Co、1-2％TaN、15-25％Ni60A、2-4％PbO、2-4％Mo、2-4％TiB2、0.5-1.5％BNNTs、0.5-1.5％CNTs、0.5-1.5％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；氧化铝陶瓷混合粉中各成分重量百分比为：40-60％Al2O3、10-20％TiC、15-25％Ni60A、2-5％PbO、2-5％Mo、2-5％TiB2、0.5-2％BNNTs、0.5-2％CNTs、0.5-2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；氮化硅陶瓷混合粉中各成分重量百分比为：40-60％Si3N4、10-20％ZrO2、15-25％Ni60A、2-5％PbO、2-5％Mo、2-5％TiB2、0.5-2％BNNTs、0.5-2％CNTs、0.5-2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；立方氮化硼混合粉中各成分重量百分比为：50-60％CBN、20-30％Ni60A、2-5％PbO、2-5％Mo、2-5％TiB2、0.5-2％BNNTs、0.5-2％CNTs、0.5-2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％。
本发明的梯度自润滑涂层轴承，其具体制备步骤为：
(1)前处理：将轴承基体依次放在酒精和丙酮溶液中超声清洗各20-30min，进行去油污处理。
(2)熔覆硬质合金层：配置硬质合金混合粉料，其主要成分(重量百分比)：55-65％WC、5-8％TiC、5-8％Co、1-2％TaN、15-25％Ni60A、2-4％PbO、2-4％Mo、2-4％TiB2、0.5-1.5％BNNTs、0.5-1.5％CNTs、0.5-1.5％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的硬质合金混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-80g/cm3；采用等离子体喷涂技术将硬质合金混合粉料熔覆在轴承基体表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率20-80kW，Ar气流量20-80L/min，H2气流量10-60L/min，扫描速度2-50mm/s。
(3)熔覆氧化铝陶瓷层：配置氧化铝陶瓷混合粉料，其主要成分(重量百分比)：40-60％Al2O3、10-20％TiC、15-25％Ni60A、2-5％PbO、2-5％Mo、2-5％TiB2、0.5-2％BNNTs、0.5-2％CNTs、0.5-2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的氧化铝陶瓷混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-80g/cm3；采用等离子体喷涂技术将氧化铝陶瓷混合粉料熔覆在硬质合金层表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率20-80kW，Ar气流量20-80L/min，H2气流量10-60L/min，扫描速度2-50mm/s。
(4)熔覆氮化硅陶瓷层：配置氮化硅陶瓷混合粉料，其主要成分(重量百分比)：40-60％Si3N4、10-20％ZrO2、15-25％Ni60A、2-5％PbO、2-5％Mo、2-5％TiB2、0.5-2％BNNTs、0.5-2％CNTs、0.5-2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的氮化硅陶瓷混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-80g/cm3；采用等离子体喷涂技术将氮化硅陶瓷混合粉料熔覆在氧化铝陶瓷层表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率20-80kW，Ar气流量20-80L/min，H2气流量10-60L/min，扫描速度2-50mm/s。
(5)熔覆立方氮化硼层：配置立方氮化硼混合粉料，其主要成分(重量百分比)：50-60％CBN、20-30％Ni60A、2-5％PbO、2-5％Mo、2-5％TiB2、0.5-2％BNNTs、0.5-2％CNTs、0.5-2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的立方氮化硼混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-80g/cm3；采用等离子体喷涂技术将立方氮化硼混合粉料熔覆在氮化硅陶瓷层表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率20-80kW，Ar气流量20-80L/min，H2气流量10-60L/min，扫描速度2-50mm/s。
(6)后处理：熔覆完成后对轴承表面进行修整，使得涂层总厚度为500-5000μm，得到所述梯度自润滑轴承。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该轴承兼顾轴承钢、硬质合金、氧化铝陶瓷、氮化硅基陶瓷、立方氮化硼及梯度结构的优点，BNNTs和CNTs的加入提高了轴承硬度、耐磨性和韧性；2、工作过程中，温度较低时，石墨烯能够起到润滑效果，高温时PbO、Mo和TiB2会发生原位反应，生成具有润滑效应的PbMoO4、TiO2和B2O3，使得该轴承在较高的温度下具有良好的自润滑作用，从而减小工作过程中轴承摩擦磨损，提高轴承寿命；3、本发明涂层采用等离子体喷涂方法制备，该方法制备效率高，涂层与基体间具有较强的结合强度；同时，涂层可以达到很大的厚度。
附图说明
图1为该发明的一种梯度自润滑轴承结构示意图，图2为本发明的深沟球轴承的剖面示意图；其中：1为轴承基体材料，2为硬质合金层，3为氧化铝陶瓷层，4为氮化硅陶瓷层，5为立方氮化硼层，6为内圈基体，7为外圈基体，8为滚珠。
具体实施方式
实施例1：
一种梯度自润滑轴承，基体材料为GCr15轴承钢，基体表面具有硬质合金层、氧化铝陶瓷层、氮化硅陶瓷层和立方氮化硼层组成的梯度自润滑涂层，所述梯度涂层采用等离子体喷涂技术在轴承基体表面依次熔覆硬质合金混合粉、氧化铝陶瓷混合粉、氮化硅陶瓷混合粉和立方氮化硼混合粉制备。硬质合金混合粉中各成分重量百分比为：55％WC、8％TiC、8％Co、1％TaN、20％Ni60A、2％PbO、2％Mo、2％TiB2、0.5％BNNTs、0.5％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；氧化铝陶瓷混合粉中各成分重量百分比为：45％Al2O3、20％TiC、20％Ni60A、4％PbO、4％Mo、2％TiB2、2％BNNTs、2％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；氮化硅陶瓷混合粉中各成分重量百分比为：45％Si3N4、20％ZrO2、20％Ni60A、4％PbO、4％Mo、2％TiB2、2％BNNTs、2％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；立方氮化硼混合粉中各成分重量百分比为：55％CBN、30％Ni60A、4％PbO、4％Mo、2％TiB2、2％BNNTs、2％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％。
本发明的梯度自润滑涂层轴承，其具体制备步骤为：
(1)前处理：将轴承基体依次放在酒精和丙酮溶液中超声清洗各20min，进行去油污处理。
(2)熔覆硬质合金层：配置硬质合金混合粉料，其主要成分(重量百分比)：55％WC、8％TiC、8％Co、1％TaN、20％Ni60A、2％PbO、2％Mo、2％TiB2、0.5％BNNTs、0.5％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的硬质合金混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10g/cm3；采用等离子体喷涂技术将硬质合金混合粉料熔覆在轴承基体表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率20kW，Ar气流量20L/min，H2气流量10L/min，扫描速度2mm/s。
(3)熔覆氧化铝陶瓷层：配置氧化铝陶瓷混合粉料，其主要成分(重量百分比)：45％Al2O3、20％TiC、20％Ni60A、4％PbO、4％Mo、2％TiB2、2％BNNTs、2％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的氧化铝陶瓷混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10g/cm3；采用等离子体喷涂技术将氧化铝陶瓷混合粉料熔覆在硬质合金层表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率20kW，Ar气流量20L/min，H2气流量10L/min，扫描速度2mm/s。
(4)熔覆氮化硅陶瓷层：配置氮化硅陶瓷混合粉料，其主要成分(重量百分比)：45％Si3N4、20％ZrO2、20％Ni60A、4％PbO、4％Mo、2％TiB2、2％BNNTs、2％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的氮化硅陶瓷混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10g/cm3；采用等离子体喷涂技术将氮化硅陶瓷混合粉料熔覆在氧化铝陶瓷层表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率20kW，Ar气流量20L/min，H2气流量10L/min，扫描速度2mm/s。
(5)熔覆立方氮化硼层：配置立方氮化硼混合粉料，其主要成分(重量百分比)：55％CBN、30％Ni60A、4％PbO、4％Mo、2％TiB2、2％BNNTs、2％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的立方氮化硼混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10g/cm3；采用等离子体喷涂技术将立方氮化硼混合粉料熔覆在氮化硅陶瓷层表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率20kW，Ar气流量20L/min，H2气流量10L/min，扫描速度2mm/s。
(6)后处理：熔覆完成后对轴承表面进行修整，使得涂层总厚度为500μm，得到所述梯度自润滑轴承。
实施例2：
一种梯度自润滑轴承，基体材料为G20CrMo轴承钢，基体表面具有硬质合金层、氧化铝陶瓷层、氮化硅陶瓷层和立方氮化硼层组成的梯度自润滑涂层，所述梯度涂层采用等离子体喷涂技术在轴承基体表面依次熔覆硬质合金混合粉、氧化铝陶瓷混合粉、氮化硅陶瓷混合粉和立方氮化硼混合粉制备出梯度自润滑涂层。硬质合金混合粉中各成分重量百分比为：60％WC、5％TiC、5％Co、2％TaN、16％Ni60A、3％PbO、3％Mo、3％TiB2、1％BNNTs、1％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；氧化铝陶瓷混合粉中各成分重量百分比为：55％Al2O3、15％TiC、16％Ni60A、3％PbO、3％Mo、3％TiB2、2％BNNTs、2％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；氮化硅陶瓷混合粉中各成分重量百分比为：55％Si3N4、15％ZrO2、16％Ni60A、3％PbO、3％Mo、3％TiB2、2％BNNTs、2％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；立方氮化硼混合粉中各成分重量百分比为：60％CBN、25％Ni60A、3％PbO、3％Mo、3％TiB2、2％BNNTs、2％CNTs、2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％。
本发明的梯度自润滑涂层轴承，其具体制备步骤为：
(1)前处理：将轴承基体依次放在酒精和丙酮溶液中超声清洗各20-30min，进行去油污处理。
(2)熔覆硬质合金层：配置硬质合金混合粉料，其主要成分(重量百分比)：60％WC、5％TiC、5％Co、2％TaN、16％Ni60A、3％PbO、3％Mo、3％TiB2、1％BNNTs、1％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的硬质合金混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-80g/cm3；采用等离子体喷涂技术将硬质合金混合粉料熔覆在轴承基体表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率80kW，Ar气流量80L/min，H2气流量60L/min，扫描速度50mm/s。
(3)熔覆氧化铝陶瓷层：配置氧化铝陶瓷混合粉料，其主要成分(重量百分比)：55％Al2O3、15％TiC、16％Ni60A、3％PbO、3％Mo、3％TiB2、2％BNNTs、2％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的氧化铝陶瓷混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-80g/cm3；采用等离子体喷涂技术将硬质合金混合粉料熔覆在轴承基体表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率80kW，Ar气流量80L/min，H2气流量60L/min，扫描速度50mm/s。
(4)熔覆氮化硅陶瓷层：配置氮化硅陶瓷混合粉料，其主要成分(重量百分比)：55％Si3N4、15％ZrO2、16％Ni60A、3％PbO、3％Mo、3％TiB2、2％BNNTs、2％CNTs、1％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的氮化硅陶瓷混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-80g/cm3；采用等离子体喷涂技术将硬质合金混合粉料熔覆在轴承基体表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率80kW，Ar气流量80L/min，H2气流量60L/min，扫描速度50mm/s。
(5)熔覆立方氮化硼层：配置立方氮化硼混合粉料，其主要成分(重量百分比)：60％CBN、25％Ni60A、3％PbO、3％Mo、3％TiB2、2％BNNTs、2％CNTs、2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的立方氮化硼混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-80g/cm3；采用等离子体喷涂技术将硬质合金混合粉料熔覆在轴承基体表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率80kW，Ar气流量80L/min，H2气流量60L/min，扫描速度50mm/s。
(6)后处理：熔覆完成后对轴承表面进行修整，使得涂层总厚度为5000μm，得到所述梯度自润滑轴承。

Claims (3)

1.一种梯度自润滑轴承，其特征在于：基体材料为轴承钢，基体表面具有硬质合金层、氧化铝陶瓷层、氮化硅陶瓷层和立方氮化硼层组成的梯度自润滑涂层，所述梯度涂层采用等离子体喷涂方法制备。
2.一种梯度自润滑轴承的制备方法，其特征在于：采用等离子体喷涂技术在轴承基体表面依次熔覆硬质合金混合粉、氧化铝陶瓷混合粉、氮化硅陶瓷混合粉和立方氮化硼混合粉制备出梯度自润滑涂层，硬质合金混合粉中各成分重量百分比为：55-65％WC、5-8％TiC、5-8％Co、1-2％TaN、15-25％Ni60A、2-4％PbO、2-4％Mo、2-4％TiB2、0.5-1.5％BNNTs、0.5-1.5％CNTs、0.5-1.5％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；氧化铝陶瓷混合粉中各成分重量百分比为：40-60％Al2O3、10-20％TiC、15-25％Ni60A、2-5％PbO、2-5％Mo、2-5％TiB2、0.5-2％BNNTs、0.5-2％CNTs、0.5-2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；氮化硅陶瓷混合粉中各成分重量百分比为：40-60％Si3N4、10-20％ZrO2、15-25％Ni60A、2-5％PbO、2-5％Mo、2-5％TiB2、0.5-2％BNNTs、0.5-2％CNTs、0.5-2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；立方氮化硼混合粉中各成分重量百分比为：50-60％CBN、20-30％Ni60A、2-5％PbO、2-5％Mo、2-5％TiB2、0.5-2％BNNTs、0.5-2％CNTs、0.5-2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％。
3.根据权利要求2所述的梯度自润滑涂层轴承的制备方法，其特征在于，其具体制备步骤为：
(1)前处理：将轴承基体依次放在酒精和丙酮溶液中超声清洗各20-30min，进行去油污处理；
(2)熔覆硬质合金层：配置硬质合金混合粉料，其主要成分(重量百分比)：55-65％WC、5-8％TiC、5-8％Co、1-2％TaN、15-25％Ni60A、2-4％PbO、2-4％Mo、2-4％TiB2、0.5-1.5％BNNTs、0.5-1.5％CNTs、0.5-1.5％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的硬质合金混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-80g/cm3；采用等离子体喷涂技术将硬质合金混合粉料熔覆在轴承基体表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率20-80kW，Ar气流量20-80L/min，H2气流量10-60L/min，扫描速度2-50mm/s；
(3)熔覆氧化铝陶瓷层：配置氧化铝陶瓷混合粉料，其主要成分(重量百分比)：40-60％Al2O3、10-20％TiC、15-25％Ni60A、2-5％PbO、2-5％Mo、2-5％TiB2、0.5-2％BNNTs、0.5-2％CNTs、0.5-2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的氧化铝陶瓷混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-80g/cm3；采用等离子体喷涂技术将氧化铝陶瓷混合粉料熔覆在硬质合金层表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率20-80kW，Ar气流量20-80L/min，H2气流量10-60L/min，扫描速度2-50mm/s；
(4)熔覆氮化硅陶瓷层：配置氮化硅陶瓷混合粉料，其主要成分(重量百分比)：40-60％Si3N4、10-20％ZrO2、15-25％Ni60A、2-5％PbO、2-5％Mo、2-5％TiB2、0.5-2％BNNTs、0.5-2％CNTs、0.5-2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的氮化硅陶瓷混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-80g/cm3；采用等离子体喷涂技术将氮化硅陶瓷混合粉料熔覆在氧化铝陶瓷层表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率20-80kW，Ar气流量20-80L/min，H2气流量10-60L/min，扫描速度2-50mm/s；
(5)熔覆立方氮化硼层：配置立方氮化硼混合粉料，其主要成分(重量百分比)：50-60％CBN、20-30％Ni60A、2-5％PbO、2-5％Mo、2-5％TiB2、0.5-2％BNNTs、0.5-2％CNTs、0.5-2％石墨烯，各材料的重量百分比之和为100％；将配制好的立方氮化硼混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-80g/cm3；采用等离子体喷涂技术将立方氮化硼混合粉料熔覆在氮化硅陶瓷层表面，熔覆过程采用同步送粉方式进行；等离子体加工参数如下：功率20-80kW，Ar气流量20-80L/min，H2气流量10-60L/min，扫描速度2-50mm/s；
(6)后处理：熔覆完成后对轴承表面进行修整，使得涂层总厚度为500-5000μm，得到所述梯度自润滑轴承。
CN201910511245.3A 2019-06-13 2019-06-13 一种梯度自润滑轴承及其制备方法 Active CN110373623B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910511245.3A CN110373623B (zh) 2019-06-13 2019-06-13 一种梯度自润滑轴承及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910511245.3A CN110373623B (zh) 2019-06-13 2019-06-13 一种梯度自润滑轴承及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110373623A true CN110373623A (zh) 2019-10-25
CN110373623B CN110373623B (zh) 2021-03-26

Family

ID=68250232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910511245.3A Active CN110373623B (zh) 2019-06-13 2019-06-13 一种梯度自润滑轴承及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110373623B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111961943A (zh) * 2020-08-25 2020-11-20 中南钻石有限公司 一种高韧性导热型聚晶立方氮化硼复合片及其制备方法
CN112358905A (zh) * 2020-11-09 2021-02-12 扬州工业职业技术学院 一种三元硼化物固体润滑梯度涂层及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011183797A (ja) * 2010-02-09 2011-09-22 Showa Denko Kk 積層材およびその製造方法
CN104498859A (zh) * 2014-12-05 2015-04-08 昆明理工大学 一种机械加工刀具的制备方法
CN107460475A (zh) * 2017-07-06 2017-12-12 东南大学 一种自润滑轴承及其制备方法
CN109748596A (zh) * 2017-11-03 2019-05-14 河南海纳德新材料有限公司 一种聚晶金刚石-立方氮化硼多层复合刀具及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011183797A (ja) * 2010-02-09 2011-09-22 Showa Denko Kk 積層材およびその製造方法
CN104498859A (zh) * 2014-12-05 2015-04-08 昆明理工大学 一种机械加工刀具的制备方法
CN107460475A (zh) * 2017-07-06 2017-12-12 东南大学 一种自润滑轴承及其制备方法
CN109748596A (zh) * 2017-11-03 2019-05-14 河南海纳德新材料有限公司 一种聚晶金刚石-立方氮化硼多层复合刀具及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111961943A (zh) * 2020-08-25 2020-11-20 中南钻石有限公司 一种高韧性导热型聚晶立方氮化硼复合片及其制备方法
CN112358905A (zh) * 2020-11-09 2021-02-12 扬州工业职业技术学院 一种三元硼化物固体润滑梯度涂层及其制备方法
CN112358905B (zh) * 2020-11-09 2022-05-27 扬州工业职业技术学院 一种三元硼化物固体润滑梯度涂层及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110373623B (zh) 2021-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110343991B (zh) 一种减摩抗磨自润滑涂层轴承及其制备方法
CN100413994C (zh) 一种由纳微米改性的耐磨耐冲蚀热喷涂管状丝材
CN110158007B (zh) 一种自润滑耐磨复合涂层及其制备方法与应用
Liu et al. Cutting performances, mechanical property and microstructure of ultra-fine grade Ti (C, N)-based cermets
CN109023342B (zh) 梯度陶瓷涂层微织构自润滑刀具及其制备方法
CN110373623A (zh) 一种梯度自润滑轴承及其制备方法
CN111266576B (zh) 一种tc4基自润滑材料及其制备方法
CN107460391A (zh) 一种添加石墨烯的梯度硬质合金刀具材料及其快速制备方法
CN104525949A (zh) 一种高耐磨铜基摩擦复合材料及其制备方法
CN110241412A (zh) 一种叠层涂层自润滑轴承及其制备方法
CN105112760A (zh) 一种TiAl基高温自润滑合金材料及其应用
CN108424174B (zh) 多元复相纳米硼化物、相应超高温抗氧化涂层及制备方法
CN108893641B (zh) 一种具有自润滑的铝合金复合材料及其制备方法
CN110241347B (zh) 一种超硬自润滑涂层刀具及其制备方法
CN202732711U (zh) 一种耐磨轴承
CN104388878A (zh) 一种Ni60B-ZrO2-Mo纳米涂层及其制备方法
CN111676469A (zh) 一种激光裂解聚碳硅烷先驱体制备SiC/Al2O3复相陶瓷涂层的方法
CN109536849B (zh) 一种磁悬浮列车刹车片材料及制备方法
CN114293133B (zh) 一种宽温域自润滑涂层的喷涂材料、制备方法、及其应用
CN109797358A (zh) 一种陶瓷基自润滑复合涂层的制备方法
CN104264096A (zh) 一种Ni60B-Al2O3纳米涂层及其制备方法
Chen et al. Filling the Pores of Plasma Electrolytic Oxidation Coatings on Titanium with Hydrothermal Synthesized MoS2: Coating Structure and Tribological Performance
CN104928534A (zh) Ni-Cr-B-Mo纳米材料及其制备方法
CN110241329A (zh) 一种可控型TiBWNbCr基滑块自润滑复合材料及其制备方法
CN113774309A (zh) 一种复合粉体的制备方法、动摩擦密封涂层及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant