CN111471971B - 一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法 - Google Patents

一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于杯型谐波齿轮减速器的固‑液复合润滑方法，涉及减速器的润滑技术领域。本发明提供的固‑液复合润滑方法，包括以下步骤：利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C‑WC复合薄膜层；依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C‑WC复合薄膜层表面。本发明提供的固‑液复合润滑方法有效解决全氟聚醚润滑油脂在摩擦时因摩擦化学反应而导致其降解的技术问题，延长杯型谐波齿轮减速器在真空环境条件下的润滑寿命。

Description

一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法
技术领域
本发明涉及减速器的润滑技术领域，尤其涉及一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法。
背景技术
谐波齿轮减速器具有传动比大、传动精度高、体积小、重量轻等技术特点，因而在航天技术领域具有广泛应用。适宜的润滑方式，是航天领域杯型谐波齿轮减速器实现长寿命的关键。
杯型谐波齿轮减速器的润滑方式，主要有固体润滑、液体润滑和固-液复合润滑三种。相比而言，固体润滑具有结构简单、无需密封、摩擦学性能对环境温度不敏感的优点，但缺点是寿命相对有限；液体润滑可实现长寿命润滑需求，但其摩擦学性能对环境温度和转速敏感，且易于爬移、挥发；使用适宜的固体薄膜与润滑脂进行复合组成固液复合润滑体系，可兼具固体润滑和液体润滑各自的优点，并满足不同温度和转速等工况条件下的摩擦学需求，从而实现杯型谐波齿轮减速器的长寿命润滑。
目前，采用软金属与全氟聚醚润滑脂构成杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑的技术方案能够满足谐波齿轮传动装置多种工况条件下的润滑和防护。但某些金属(如Fe、Ti)与全氟聚醚润滑脂在摩擦时会发生摩擦化学反应，易于导致全氟聚醚润滑脂的降解，缩短谐波齿轮减速器的润滑寿命。
发明内容
鉴于此，本发明目的在于提供一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法，本发明提供的固-液复合润滑方法能够有效解决全氟聚醚润滑油脂在摩擦时因摩擦化学反应而导致其降解的技术问题，同时可利用润滑油脂的良好润滑性能延长杯型谐波齿轮减速器的润滑寿命。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法，包括以下步骤：
(1)利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；
(2)利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；
(3)依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C-WC复合薄膜层表面。
优选地，所述过渡层和C-WC复合薄膜层的总厚度为1μm～3μm。
优选地，步骤(1)中所述封闭场非平衡磁控溅射法包括：对所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面依次进行Cr靶溅射和WC靶溅射；所述Cr靶溅射和WC靶溅射的电源功率独立地为4kW～8kW，直流偏压电压独立地为-50V～-200V，沉积时间独立地为10min～20min，工件架转动驱动电机转速独立地为1r/min～10r/min。
优选地，所述Cr靶溅射和WC靶溅射在氩气中进行，所述氩气的分压独立地为2.0Pa～10.0Pa。
优选地，步骤(2)中所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的WC靶溅射的电源功率为2kW～4kW，直流偏压电压为-500V～-700V，沉积时间为60min～90min，工件架转动驱动电机转速为1r/min～10r/min。
优选地，步骤(2)中所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在C2H2气氛中进行，所述C2H2气体的分压为0.5Pa～2.0Pa。
优选地，所述封闭场非平衡磁控溅射前，还包括对所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面进行氩等离子体清洗，所述氩等离子体清洗的直流偏压电流为300mA～600mA，时间为10min～30min。
优选地，所述全氟聚醚润滑油的涂覆量为0.5～1g。
优选地，所述全氟聚醚润滑脂的涂覆量为1～2g。
本发明提供的固-液复合润滑方法，包括以下步骤：利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C-WC复合薄膜层表面。在本发明中，利用封闭场非平衡磁控溅射沉积得到的过渡层具有良好的膜基结合性能，有利于实现C-WC复合薄膜层与钢基体间力学性能和热膨胀系数的过渡，从而提高C-WC复合薄膜层良好的膜基结合性能，并进而发挥润滑作用。在本发明中，利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在过渡层表面制得的C-WC复合薄膜层，具有低摩擦、高耐磨和良好的化学惰性，依次与低饱和蒸气压的全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂(以下简称全氟聚醚润滑油脂)进行复合后，在摩擦过程中，C-WC复合薄膜层不会与全氟聚醚润滑油脂发生摩擦化学反应，进而不会导致全氟聚醚润滑油脂在摩擦过程中发生降解，还能够有效地提高C-WC复合薄膜层的承载能力，使杯型谐波齿轮减速器可应用于高速、低速等不同工况条件。因此，本发明提供的固-液复合润滑方法能够有效解决全氟聚醚润滑油脂在摩擦时因摩擦化学反应而导致其发生降解的技术问题，延长杯型谐波齿轮减速器的润滑寿命。
附图说明
图1为本发明杯型谐波齿轮减速器的结构图，其中，1.柔轮、2.刚轮、3.波发生器、4.柔性轴承外圈、5.柔性轴承内圈、6.小挡片、7.钢球、8.柔性轴承保持架、9.凸轮、10.大挡片，右侧图为波发生器3的放大图；
图2为本发明实施例中等离子体辅助化学气相沉积和封闭场非平衡磁控溅射装置的剖面结构示意图，其中，a.Cr靶溅射电源、b.真空室、c.氩气阀、d.充气阀、e.C2H2气阀、f.工件架、g.WC靶溅射电源、h.直流偏压电源、i.工件架转动驱动电机、j.放气阀、k.分子泵、l.机械泵；
图3为实施例1固-液复合润滑处理后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器在真空环境条件下的全寿命曲线；
图4为实施例1固-液复合润滑处理后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器在真空环境中不同温度条件下的传动效率；
图5为实施例1制备得到的C-WC复合薄膜层的纳米压入曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法，包括以下步骤：
利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；
利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；
依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C-WC复合薄膜层表面。
在本发明中，所述杯型谐波齿轮减速器优选为本领域技术人员熟知的杯型谐波齿轮减速器，其具体结构如图1所示，图1为本发明杯型谐波齿轮减速器的结构图，其中，1.柔轮、2.刚轮、3.波发生器、4.柔性轴承外圈、5.柔性轴承内圈、6.小挡片、7.钢球、8.柔性轴承保持架、9.凸轮、10.大挡片，右侧图为发生器3的放大图。
本发明在所述固-液复合润滑前优选将所述杯型谐波齿轮减速器的元件拆解为刚轮、柔轮、柔性轴承内圈、柔性轴承外圈、柔性轴承钢球、凸轮和挡片后，依次对上述元件表面进行清洗和干燥。在本发明中，所述清洗的方式优选为依次在汽油和丙酮中进行超声波清洗，所述次在汽油和丙酮中进行的超声波清洗的时间独立地为10min～30min。本发明对所述超声波清洗的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声波清洗的方式即可。在本发明中，所述干燥的方式优选为风干或烘干。本发明对所述干燥的时间和干燥的温度没有特殊的限定，能够将上述元件表面的清洗剂去除即可。
本发明利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层。
在本发明中，所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层。
本发明优选将所述杯型谐波齿轮减速器中的刚轮、柔轮，以及波发生器中的柔性轴承内圈和柔性轴承外圈的表面进行氩等离子体清洗后，再进行封闭场非平衡磁控溅射在本发明中，所述氩等离子体清洗优选在真空室中进行，所述真空室的真空度优选≤5.0×10-3Pa。本发明优选抽真空后通入氩气。在本发明中，所述氩气的分压优选为2.0Pa～10.0Pa，进一步优选为4.0Pa～8.0Pa。在本发明中，所述氩等离子体清洗的直流偏压电流优选为300mA～600mA，进一步优选为350mA～500mA，所述氩等离子体清洗的时间优选为10min～30min，进一步优选为15min～25min。
在本发明中，所述封闭场非平衡磁控溅射法包括对所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面依次进行Cr靶溅射和WC靶溅射。在本发明中，所述Cr靶溅射和WC靶溅射独立地优选在真空室中进行，所述真空室的真空度优选≤5.0×10-3Pa。本发明优选抽真空后通入氩气。在本发明中，所述氩气的分压独立地优选为2.0Pa～10.0Pa，进一步优选独立为3.0Pa～7.0Pa。在本发明中，所述Cr靶溅射和WC靶溅射的电源功率独立地优选为4kW～8kW，进一步优选独立为5kW～6kW；所述Cr靶溅射和WC靶溅射的直流偏压电压独立地优选为-50V～-200V，进一步优选独立为-80V～-160V；所述Cr靶溅射和WC靶溅射的沉积时间独立地优选为10min～20min，进一步优选独立为13min～17min；所述Cr靶溅射和WC靶溅射的工件架转动驱动电机转速独立地优选为1r/min～10r/min，进一步优选独立为3r/min～7r/min。
在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层后，本发明利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层。在本发明中，利用封闭场非平衡磁控溅射沉积得到的过渡层具有良好的膜基结合性能，有利于实现C-WC复合薄膜层与钢基体间力学性能和热膨胀系数的过渡，从而提高C-WC复合薄膜层良好的膜基结合性能，并进而发挥润滑作用。
在本发明中，所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射优选在真空室中进行，所述真空室的真空度优选≤5.0×10-3Pa。本发明优选抽真空后通入C2H2气体，所述C2H2气体的分压优选为0.5Pa～2.0Pa，进一步优选为0.8Pa～1.5Pa。在本发明中，所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的WC靶溅射的电源功率优选为2kW～4kW，进一步优选为2.5kW～3kW；所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的直流偏压电压优选为-500V～-700V，进一步优选为-550V～-600V；所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的沉积时间优选为60min～90min，进一步优选为70min～80min；所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的工件架转动驱动电机转速优选为1r/min～10r/min，进一步优选为3r/min～7r/min。
在本发明中，所述过渡层和C-WC复合薄膜层的总厚度优选为1μm～3μm。
图2为本发明实施例中等离子体辅助化学气相沉积和封闭场非平衡磁控溅射装置的剖面结构示意图，其中，a.Cr靶溅射电源、b.真空室、c.氩气阀、d.充气阀、e.C2H2气阀、f.工件架、g.WC靶溅射电源、h.直流偏压电源、i.工件架转动驱动电机、j.放气阀、k.分子泵、l.机械泵。在本发明中，所述等离子体辅助化学气相沉积和封闭场非平衡磁控溅射装置优选为本领域技术人员熟知的等离子体辅助化学气相沉积和封闭场非平衡磁控溅射装置。
在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层后，本发明依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C-WC复合薄膜层表面。
等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射完成后，本发明优选将沉积后的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈随炉自然冷却至室温后，再依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C-WC复合薄膜层表面。
在本发明中，所述全氟聚醚润滑油优选为中国科学院兰州化学物理研究所研制的P215润滑油；所述润滑全氟聚醚润滑脂优选为中国科学院兰州化学物理研究所研制的LH-PE01润滑脂。本发明优选将全氟聚醚润滑油涂覆在所述C-WC复合薄膜层表面后，静置，在所述C-WC复合薄膜层表面得到全氟聚醚润滑油层后，再将全氟聚醚润滑脂涂覆在所述全氟聚醚润滑油层表面。在本发明中，所述全氟聚醚润滑油的涂覆量优选为0.5g～1g。本发明对所述全氟聚醚润滑油的涂覆方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的涂覆方式即可。在本发明中，所述静置的时间优选为30～60min；所述静置优选在大气环境中进行。本发明通过静置，使全氟聚醚润滑油在所述C-WC复合薄膜层表面充分延展，得到全氟聚醚润滑油层。
静置后，本发明优选使用洁净绸布吸取所述全氟聚醚润滑油层表面目视可观察到的全氟聚醚润滑油液滴后，将全氟聚醚润滑脂涂覆在所述全氟聚醚润滑油层表面。在本发明中，所述全氟聚醚润滑脂的涂覆量优选为1g～2g。本发明对所述全氟聚醚润滑脂的涂覆方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的涂覆方式即可。
全氟聚醚润滑脂的涂覆完成后，本发明优选将全氟聚醚润滑脂涂覆后的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈依次进行组装、转动和擦拭。在本发明中，所述转动的方式优选为手动正反向转动，所述手动正反向转动的转数独立地优选大于100圈，进一步优选为100～500圈。
下面结合实施例对本发明提供的杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)将XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器拆分为刚轮、柔轮、柔性轴承内圈、柔性轴承外圈、柔性轴承钢球、凸轮和挡片后，依次在汽油和丙酮溶液中进行超声波清洗，并风干，得到待固体润滑处理的元件。
(2)配套洁净手套，将待固体润滑处理的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈装载于镀膜真空室工件架上，关闭真空室大门，依次开启机械泵和分子泵将真空室抽至真空度为5.0×10-3Pa；依次开启氩气阀和充气阀，向真空室充入氩气至真空室氩气分压维持在4Pa；打开直流偏压电源，调节直流偏压值直至产生氩等离子体，在氩等离子体产生后调节直流偏压电流维持在450mA对待镀膜柔轮和挡片表面进行氩等离子清洗15min，之后调节直流偏压电流至0mA。
(3)调节氩气阀，使真空室氩气分压为3.0Pa后，依次开启Cr靶溅射电源、工件架转动驱动电机，并调节工件架转动驱动电机转速为3r/min、Cr靶溅射电源溅射功率为4kW、直流偏压电源偏压值为-50V后，进行Cr薄膜沉积，沉积时间为15min，在刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面得到Cr薄膜层，关闭Cr靶溅射电源。
(4)开启WC靶溅射电源，调节电源的溅射功率至6kW，调节工件架转动驱动电机转速为3r/min、直流偏压电源偏压值为-50V、氩气分压为3.0Pa后，进行WC薄膜沉积，沉积时间为15min；在上述Cr薄膜层表面得到WC薄膜层，即在杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层，依次调节WC电源溅射功率至0kW、直流偏压电源偏压值为0V，并关闭氩气阀。
(5)调节工件架转动驱动电机转速为3r/mim，打开C2H2气阀，向真空室冲入C2H2气体，使真空室气压保持在1.5Pa，调节WC靶溅射电源溅射功率至3kW、直流偏压电源偏压值至-600V，进行C-WC薄膜沉积，沉积时间为75min，在上述过渡层表面得到C-WC复合薄膜层，即在刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面得到C-WC复合薄膜层，依次关闭WC靶溅射电源、直流偏压电源、工件架转动驱动电机、C2H2气阀，使镀膜后的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈随炉自然冷却至室温，打开放气阀将真空室放气至常压，之后配套洁净手套取出镀膜后的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈，制得的过渡层和C-WC复合薄膜层的总厚度为2.5μm。
(6)使用微量移液器将1g的P215全氟聚醚润滑油，均匀涂覆于镀C-WC复合薄膜层后的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面后，在大气环境条件下静置45min使润滑油在涂覆表面延展形成均匀油膜，之后使用洁净绸布将目视可观察到的润滑油液滴吸取去除；
(7)使用微量移液器将1g的LH-PE01全氟聚醚润滑脂，均匀涂覆于全氟聚醚润滑油层表面，将涂覆全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂后的XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器组装，手动正反向转动了200圈，之后使用洁净绸布擦除了刚轮齿面、柔轮齿面、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈以外区域挤压出的全氟聚醚润滑油脂。
对固-液复合润滑后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈所沉积C-WC复合薄膜层的承载能力进行检测，检测结果参见表1。
对固-液复合润滑后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器在不同环境条件下的摩擦扭矩和传动效率进行检测，检测结果参见表2。
将固-液复合润滑后谐波减速器在不同环境条件下的传动性能进行了测试，测试方法参照GB/T 14118-93谐波传动减速器，测试结果见表2。具体测试条件为：高速端转速100r/min，输出力矩20Nm，温度范围-60℃～+115℃，环境压力≤6.5×10-3Pa；高速端转速100r/min，输出力矩20Nm，常温常压大气环境。可以看出，固体润滑谐波减速器在不同环境条件下均表现出较低的摩擦扭矩，传动性能良好。
图3为实施例1固-液复合润滑处理后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器在真空环境条件下的全寿命曲线，其中，寿命试验条件为：真空度≤1.3×10-3Pa、室温、输出力矩25Nm、输入转速1000r/min。从图3中可以看出，固-液复合润滑处理后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器，在试验条件下的运转寿命达到了3.5×107转。
图4为实施例1固-液复合润滑处理后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器在真空环境中不同温度条件下的传动效率，其中，传动效率测试条件：真空度≤1.3×10-3Pa；温度-55℃～+100℃；输出力矩25Nm，输入转速1000r/min。从图4中可以看出，固-液复合润滑处理后的XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器，其传动效率尽管随环境温度的下降而降低，但依然可在-55℃～+100℃温度范围正常运行。
图5为实施例1中等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射得到的C-WC复合薄膜层的纳米压入曲线，纳米压入实验结果表明所沉积C-WC复合层薄膜具有较高的硬度，其纳米硬度为12GPa。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于过渡层和复合薄膜层沉积的条件不同：
采用封闭场非平衡磁控溅射法制备Cr薄膜层和WC薄膜层时，所对应Cr靶和WC靶的溅射电源功率均为4kW、直流偏压电压均为-50V，沉积时间均为10min，工件架转动驱动电机转速均为1r/min；
等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射法制备C-WC复合薄膜层时，WC靶的溅射电源功率为2kW，直流偏压电压为-500V，沉积时间为80min，工件架转动驱动电机转速为1r/min。
对固-液复合润滑后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈所沉积C-WC复合薄膜层的承载能力进行检测，检测结果参见表1。
对固-液复合润滑后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器在不同环境条件下的摩擦扭矩和传动效率进行检测，检测结果参见表2。
具体测量方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于薄膜沉积的条件不同：
封闭场非平衡磁控溅射法制备Cr薄膜层和WC薄膜层时，所对应Cr靶和WC靶的溅射电源功率均为8kW、直流偏压电压均为-200V，沉积时间均为20min，工件架转动驱动电机转速均为10r/min；等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射法制备C-WC复合薄膜层时，WC靶的溅射电源功率为4kW，直流偏压电压为-700V，沉积时间为90min，工件架转动驱动电机转速为10r/min。
对固-液复合润滑后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈所沉积C-WC复合薄膜层的承载能力进行检测，检测结果参见表1。
对固-液复合润滑后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器在不同环境条件下的摩擦扭矩和传动效率进行检测，检测结果参见表2。
具体测量方法与实施例1相同。
表1实施例1～3中镀膜后的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈所沉积Cr/WC/C-WC薄膜的承载能力检测结果
Figure BDA0002461812950000101
由上述试验结果可以看出，本发明提供的固-液润滑方法处理后的XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器的C-WC复合薄膜具有良好的承载性能。
表2实施例1～3中固-液复合润滑后XB1-60-150杯型谐波齿轮减速器在不同环境条件下的摩擦扭矩和传动效率
Figure BDA0002461812950000111
由上述试验结果可以看出，本发明提供的固体润滑方法处理后的XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器，可在高速、低速、真空、高温、低温等条件下进行传动，在低温、高速工况条件下的传动效率较低，在较高温度、低速条件下的传动效率较高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；
(2)利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；
(3)依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C-WC复合薄膜层表面；
步骤(2)中所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的WC靶溅射的电源功率为2kW～4kW，直流偏压电压为-500V～-700V，溅射沉积时间为60min～90min，工件架转动驱动电机转速为1r/min～10r/min；
步骤(2)中所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在C2H2气氛中进行，所述C2H2气体的分压为0.5Pa～2.0Pa；
所述全氟聚醚润滑油的涂覆量为0.5～1g；
所述全氟聚醚润滑脂的涂覆量为1～2g；所述过渡层和C-WC复合薄膜层的总厚度为1μm～3μm。
2.根据权利要求1所述的固-液复合润滑方法，其特征在于，步骤(1)中所述封闭场非平衡磁控溅射法包括：对所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面依次进行Cr靶溅射和WC靶溅射；所述Cr靶溅射和WC靶溅射的电源功率独立地为4kW～8kW，直流偏压电压独立地为-50V～-200V，溅射沉积时间独立地为10min～20min，工件架转动驱动电机转速独立地为1r/min～10r/min。
3.根据权利要求2所述的固-液复合润滑方法，其特征在于，所述Cr靶溅射和WC靶溅射在氩气中进行，所述氩气的分压独立地为2.0Pa～10.0Pa。
4.根据权利要求1所述的固-液复合润滑方法，其特征在于，步骤(1)中所述封闭场非平衡磁控溅射前，还包括对所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面进行氩等离子体清洗，所述氩等离子体清洗的直流偏压电流为300mA～600mA，时间为10min～30min。
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