CN111876671A - 一种高抗冲击耐磨齿轮及其制备方法 - Google Patents

一种高抗冲击耐磨齿轮及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种高抗冲击耐磨齿轮，包括：C、Si、Cu、Al、Au、P、N、Ca、Cr、Ni、V、Au、Pb、Y、F、As，余量为Fe；所述齿轮外表面设有一层耐磨层，以重量份计，所述耐磨层包括以下组分：二氧化硅插层尼龙树脂50‑100份、氧化铝5‑10份、氧化镁3‑7份、碳化钨1‑5份、润滑剂1‑2份、氧化石墨烯5‑10份、稳定剂1‑2份、粘结剂0.5‑1份、阻燃剂0.5‑2份。本发明制备方法简单，制得的耐磨损高抗冲击齿轮性能优良，具有广阔的应用前景。

Description

一种高抗冲击耐磨齿轮及其制备方法
技术领域
本发明涉及齿轮技术领域，具体涉及一种高抗冲击耐磨齿轮及其制备方法。
背景技术
传动齿轮是机械、汽车等装备的关键部件。传统的齿轮大部分是由金属材料制成，金属齿轮具有强度高、尺寸稳定性好、承载重量大等优点。但是，金属齿轮存在五大缺点：一是不耐腐蚀，二是需要外加润滑油，三是不耐磨，四是噪音大，五是重量大。因此，如纺织机械、造纸机械、橡胶机械、食品机械等轻工机械，汽车、拖拉机等运输装备逐步改用尼龙、聚甲醛等高分子材料做传动齿轮。齿轮除了由于正常磨损外，还会由于润滑油品质、润滑条件不良、驾驶操作不当、维修时齿轮装配相互啃合位置不当等原因，均会造成齿轮冲击，轮齿啃合得不好以及起步抖动等，都会加速齿轮的磨损和损伤，齿轮是依靠本身的结构尺寸和材料强度来承受外载荷的，这就要求材料具有较高强度韧性、耐磨性和高抗冲击性；由于齿轮形状复杂，齿轮精度要求高，还要求材料工艺性好。
公开号CN105647173A的中国专利申请，公开了一种耐磨尼龙复合材料及其制备方法，该复合材料是以耐高温尼龙为基材、二硫化钼作为耐磨改性剂，该复合材料的优势体现在热变形温度高，但是韧性较差，且该复合材料未经增强改性，导致其强度、韧性均无法满足齿轮应用要求；同时，采用二硫化钼为黑色填料，无法制备出本色耐磨尼龙复合材料，同样满足不了齿轮应用要求。
公开号CN 106751765 B的中国专利申请，公开了一种耐磨高抗冲尼龙复合材料，该复合材料包括以下组份：尼龙树脂20-80份；纤维材料10-50份；耐磨剂10-40份；表面处理剂全氟聚醚0.1-2份；润滑剂0.1-1.0份和抗氧剂0.1-0.6份。虽然该尼龙复合材料具有较好的自润性、耐磨损、噪音低、机械强度高等特性，但是，由于尼龙的吸水性会导致齿轮尺寸稳定性差，因此，不适合用于精密齿轮。
发明内容
本发明的目的在于提出一种高抗冲击耐磨齿轮及其制备方法，制备方法简单，制得的耐磨损高抗冲击齿轮性能优良，具有广阔的应用前景。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种高抗冲击耐磨齿轮，其质量百分比成分为：C：0.15-0.3％，Si：0.22-0.27％，Cu：0.52-0.74％，Al：0.25-0.44％，Au：0.11-0.15％，P：0.005-0.03％，N：0.002-0.02％，Ca：0.03-0.10％，Cr：0.25-0.7％，Ni：0.22-0.35％，V：0.02-0.12％，Au：0.001-0.01％，Pb：0.02-0.05％，Y：0.02-0.05％，F：<0.003％，As：<0.003％，余量为Fe；
所述齿轮外表面设有一层耐磨层，以重量份计，所述耐磨层包括以下组分：二氧化硅插层尼龙树脂50-100份、氧化铝5-10份、氧化镁3-7份、碳化钨1-5份、润滑剂1-2份、氧化石墨烯5-10份、稳定剂1-2份、粘结剂0.5-1份、阻燃剂0.5-2份。
作为本发明的进一步改进，所述二氧化硅插层尼龙树脂由以下方法制备而成：
S1.将尼龙树脂钠盐于水热反应釜中，30-40℃温度条件下超声制得含层间水的尼龙树脂；
S2.将上述制得含层间水的尼龙树脂烘干，按质量比1：(0.2-0.5)加入正硅酸乙酯，密封条件下加热至35-45℃超声分散至反应完全，喷洒少量丙酮，待丙酮和水挥发完全后，得到二氧化硅插层尼龙树脂。
作为本发明的进一步改进，所述尼龙树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙612、尼龙1212、芳香族尼龙中的一种或几种与共聚型尼龙的组合物，其中，所述共聚型尼龙为尼龙6和尼龙66的共聚树脂。
作为本发明的进一步改进，所述润滑剂选自硅油、氟油、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酰胺和芥酸酰胺中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，所述稳定剂选自硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸钾、亚磷酸醋、环氧大豆油、受阻酚中的一种或几种混合。
作为本发明的进一步改进，所述粘结剂选自丙烯酸酯粘结剂、环氧树脂粘结剂、聚氨酯粘结剂中的一种或几种混合。
作为本发明的进一步改进，所述阻燃剂为尿素、三氧化二锑、二乙基次磷酸铝混合组成，质量比为1：(0.2-0.5)：(0.5-1.5)。
本发明进一步保护一种上述高抗冲击耐磨齿轮的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照上述配比将原料加入熔炉内，将温度升至1860-2200℃，使得原料熔化成为液体，加入球化剂和孕育剂，用钢板覆盖在球化剂、孕育剂上捣实，扒渣，将金属溶液注入到成型的模具中，然后进行正火，空气中冷却至1650-1700℃，然后用冰盐水进行降温，以22-30℃/s将温度降至室温，得到齿轮毛坯；
S2：按照上述配比将二氧化硅插层尼龙树脂、氧化铝、氧化镁、碳化钨、润滑剂、氧化石墨烯、稳定剂、阻燃剂混合加入球磨机中球磨研细至1000目以下，并混合均匀，加入水和粘结剂，继续球磨得到均匀物料，出料；
S3：将步骤S2得到的产物覆盖在齿轮表面，至于烘箱中干燥，然后将干燥后的齿轮进行焙烧，冷却后放置在车床上进行精车削工序，并进行精铣削齿形工序得到齿轮成品。
作为本发明的进一步改进，所述球化剂为稀土球化剂，所述冰盐水为-10-0℃的饱和NaCl冰水混合物。
作为本发明的进一步改进，所述干燥的温度控制在100-120℃，所述焙烧温度控制在200-400℃。
本发明具有如下有益效果：本发明耐磨齿轮由于原料中含有Ni、Si、Ca，加强了齿轮的耐热和耐腐蚀性能；加入Al、Y，减轻了齿轮的质量，增加了结构强度和耐腐蚀性能；加入Au、V，保证了齿轮良好的金相结构，加入C、Cu、N、F，使得齿轮具有良好的硬度和力学性能；通过耐磨保护层的保护，不仅保证了齿轮的耐高温耐腐蚀性能，本发明在耐磨齿轮表面覆盖一层保护层，进一步提高了齿轮表面的结构强度，使齿轮更加耐磨，延长使用寿命；
本发明采用盐水淬+正火工艺使得复合合金材料生成耐磨的马氏体，齿尖部分生成奥贝钢组织，齿柄部分生成珠光体组织，制得的齿轮毛坯不同部位金相结构不同，具有不同的特性；
本发明耐磨层中加入二氧化硅插层尼龙树脂，二氧化硅的加入形成的插层结构进一步提高尼龙树脂的耐磨损性能和力学性能，碳化钨和氧化石墨烯的添加进一步提高树脂的耐疲劳性、抗冲击性，且具有协同增效的作用；
本发明制备方法简单，制得的耐磨损高抗冲击齿轮性能优良，具有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例3制得的齿轮的微观内部的金相结构图；
图2为本发明实施例3制得的齿轮的耐磨层表面SEM图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1高抗冲击耐磨齿轮
其质量百分比成分为：C：0.15％，Si：0.22％，Cu：0.52％，Al：0.25％，Au：0.11％，P：0.005％，N：0.002％，Ca：0.03％，Cr：0.25％，Ni：0.22％，V：0.02％，Au：0.001％，Pb：0.02％，Y：0.02％，F：0.001％，As：0.001％，余量为Fe。
齿轮外表面设有一层耐磨层，以重量份计，所述耐磨层包括以下组分：二氧化硅插层尼龙树脂50份、氧化铝5份、氧化镁3份、碳化钨1份、硅油1份、氧化石墨烯5份、硬脂酸锌1份、丙烯酸酯粘结剂0.5份、阻燃剂0.5份。
二氧化硅插层尼龙树脂由以下方法制备而成：
S1.将尼龙12树脂钠盐于水热反应釜中，30℃温度条件下超声制得含层间水的尼龙树脂；
S2.将上述制得含层间水的尼龙树脂烘干，按质量比1：0.2加入正硅酸乙酯，密封条件下加热至35℃超声分散至反应完全，喷洒少量丙酮，待丙酮和水挥发完全后，得到二氧化硅插层尼龙树脂。
本实施例中阻燃剂为尿素、三氧化二锑、二乙基次磷酸铝混合组成，质量比为1：0.2：0.5。
高抗冲击耐磨齿轮的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照上述配比将原料加入熔炉内，将温度升至1860℃，使得原料熔化成为液体，加入稀土球化剂和孕育剂，用钢板覆盖在球化剂、孕育剂上捣实，扒渣，将金属溶液注入到成型的模具中，然后进行正火，空气中冷却至1650℃，然后用冰盐水(冰盐水为0℃的饱和NaCl冰水混合物)进行降温，以22℃/s将温度降至室温，得到齿轮毛坯；
S2：按照上述配比将二氧化硅插层尼龙树脂、氧化铝、氧化镁、碳化钨、硅油、氧化石墨烯、硬脂酸锌、阻燃剂混合加入球磨机中球磨研细至1000目以下，并混合均匀，加入水和丙烯酸酯粘结剂，继续球磨得到均匀物料，出料；
S3：将步骤S2得到的产物覆盖在齿轮表面，至于烘箱中干燥，温度控制在100℃，然后将干燥后的齿轮进行焙烧，温度控制在200℃，冷却后放置在车床上进行精车削工序，并进行精铣削齿形工序得到齿轮成品。
实施例2高抗冲击耐磨齿轮
其质量百分比成分为：C：0.3％，Si：0.27％，Cu：0.74％，Al：0.44％，Au：0.15％，P：0.03％，N：0.02％，Ca：0.10％，Cr：0.7％，Ni：0.35％，V：0.12％，Au：0.01％，Pb：0.05％，Y：0.05％，F：0.001％，As：0.001％，余量为Fe。
齿轮外表面设有一层耐磨层，以重量份计，所述耐磨层包括以下组分：二氧化硅插层尼龙树脂100份、氧化铝10份、氧化镁7份、碳化钨5份、氟油2份、氧化石墨烯10份、硬脂酸铝2份、丙烯酸酯粘结剂1份、阻燃剂2份。
二氧化硅插层尼龙树脂由以下方法制备而成：
S1.将尼龙6树脂钠盐于水热反应釜中，40℃温度条件下超声制得含层间水的尼龙树脂；
S2.将上述制得含层间水的尼龙树脂烘干，按质量比1：0.5加入正硅酸乙酯，密封条件下加热至45℃超声分散至反应完全，喷洒少量丙酮，待丙酮和水挥发完全后，得到二氧化硅插层尼龙树脂。
本实施例中阻燃剂为尿素、三氧化二锑、二乙基次磷酸铝混合组成，质量比为1：0.5：1.5。
高抗冲击耐磨齿轮的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照上述配比将原料加入熔炉内，将温度升至2200℃，使得原料熔化成为液体，加入稀土球化剂和孕育剂，用钢板覆盖在球化剂、孕育剂上捣实，扒渣，将金属溶液注入到成型的模具中，然后进行正火，空气中冷却至1700℃，然后用冰盐水(冰盐水为0℃的饱和NaCl冰水混合物)进行降温，以30℃/s将温度降至室温，得到齿轮毛坯；
S2：按照上述配比将二氧化硅插层尼龙树脂、氧化铝、氧化镁、碳化钨、氟油、氧化石墨烯、硬脂酸铝、阻燃剂混合加入球磨机中球磨研细至1000目以下，并混合均匀，加入水和丙烯酸酯粘结剂，继续球磨得到均匀物料，出料；
S3：将步骤S2得到的产物覆盖在齿轮表面，至于烘箱中干燥，温度控制在120℃，然后将干燥后的齿轮进行焙烧，温度控制在400℃，冷却后放置在车床上进行精车削工序，并进行精铣削齿形工序得到齿轮成品。
实施例3高抗冲击耐磨齿轮
其质量百分比成分为：C：0.22％，Si：0.25％，Cu：0.62％，Al：0.33％，Au：0.13％，P：0.025％，N：0.01％，Ca：0.07％，Cr：0.45％，Ni：0.3％，V：0.1％，Au：0.005％，Pb：0.03％，Y：0.04％，F：0.002％，As：0.002％，余量为Fe。
齿轮外表面设有一层耐磨层，以重量份计，所述耐磨层包括以下组分：二氧化硅插层尼龙树脂70份、氧化铝7份、氧化镁5份、碳化钨3份、乙撑双硬脂酰胺1.5份、氧化石墨烯7份、硬脂酸钾1.5份、环氧树脂粘结剂0.7份、阻燃剂1.2份。
二氧化硅插层尼龙树脂由以下方法制备而成：
S1.将尼龙66树脂钠盐于水热反应釜中，35℃温度条件下超声制得含层间水的尼龙树脂；
S2.将上述制得含层间水的尼龙树脂烘干，按质量比1：0.35加入正硅酸乙酯，密封条件下加热至40℃超声分散至反应完全，喷洒少量丙酮，待丙酮和水挥发完全后，得到二氧化硅插层尼龙树脂。
本实施例中阻燃剂为尿素、三氧化二锑、二乙基次磷酸铝混合组成，质量比为1：0.35：1。
高抗冲击耐磨齿轮的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照上述配比将原料加入熔炉内，将温度升至2100℃，使得原料熔化成为液体，加入稀土球化剂和孕育剂，用钢板覆盖在球化剂、孕育剂上捣实，扒渣，将金属溶液注入到成型的模具中，然后进行正火，空气中冷却至1670℃，然后用冰盐水(冰盐水为0℃的饱和NaCl冰水混合物)进行降温，以26℃/s将温度降至室温，得到齿轮毛坯；
S2：按照上述配比将二氧化硅插层尼龙树脂、氧化铝、氧化镁、碳化钨、乙撑双硬脂酰胺、氧化石墨烯、硬脂酸钾、阻燃剂混合加入球磨机中球磨研细至1000目以下，并混合均匀，加入水和环氧树脂粘结剂，继续球磨得到均匀物料，出料；
S3：将步骤S2得到的产物覆盖在齿轮表面，至于烘箱中干燥，温度控制在110℃，然后将干燥后的齿轮进行焙烧，温度控制在300℃，冷却后放置在车床上进行精车削工序，并进行精铣削齿形工序得到齿轮成品，其微观内部的金相结构图见图1，表面SEM图见图2，高温下表面的耐磨层复合材料表面磨损沟槽明显加深,同时摩擦表面出现塑性变形和熔融颗粒。
对比例1
与实施例3相比，未添加碳化钨，其他条件均不改变。
其质量百分比成分为：C：0.22％，Si：0.25％，Cu：0.62％，Al：0.33％，Au：0.13％，P：0.025％，N：0.01％，Ca：0.07％，Cr：0.45％，Ni：0.3％，V：0.1％，Au：0.005％，Pb：0.03％，Y：0.04％，F：0.002％，As：0.002％，余量为Fe。
齿轮外表面设有一层耐磨层，以重量份计，所述耐磨层包括以下组分：二氧化硅插层尼龙树脂70份、氧化铝7份、氧化镁5份、乙撑双硬脂酰胺1.5份、氧化石墨烯10份、硬脂酸钾1.5份、环氧树脂粘结剂0.7份、阻燃剂1.2份。
二氧化硅插层尼龙树脂由以下方法制备而成：
S1.将尼龙66树脂钠盐于水热反应釜中，35℃温度条件下超声制得含层间水的尼龙树脂；
S2.将上述制得含层间水的尼龙树脂烘干，按质量比1：0.35加入正硅酸乙酯，密封条件下加热至40℃超声分散至反应完全，喷洒少量丙酮，待丙酮和水挥发完全后，得到二氧化硅插层尼龙树脂。
本实施例中阻燃剂为尿素、三氧化二锑、二乙基次磷酸铝混合组成，质量比为1：0.35：1。
高抗冲击耐磨齿轮的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照上述配比将原料加入熔炉内，将温度升至2100℃，使得原料熔化成为液体，加入稀土球化剂和孕育剂，用钢板覆盖在球化剂、孕育剂上捣实，扒渣，将金属溶液注入到成型的模具中，然后进行正火，空气中冷却至1670℃，然后用冰盐水(冰盐水为0℃的饱和NaCl冰水混合物)进行降温，以26℃/s将温度降至室温，得到齿轮毛坯；
S2：按照上述配比将二氧化硅插层尼龙树脂、氧化铝、氧化镁、乙撑双硬脂酰胺、氧化石墨烯、硬脂酸钾、阻燃剂混合加入球磨机中球磨研细至1000目以下，并混合均匀，加入水和环氧树脂粘结剂，继续球磨得到均匀物料，出料；
S3：将步骤S2得到的产物覆盖在齿轮表面，至于烘箱中干燥，温度控制在110℃，然后将干燥后的齿轮进行焙烧，温度控制在300℃，冷却后放置在车床上进行精车削工序，并进行精铣削齿形工序得到齿轮成品。
对比例2
与实施例3相比，未添加氧化石墨烯，其他条件均不改变。
其质量百分比成分为：C：0.22％，Si：0.25％，Cu：0.62％，Al：0.33％，Au：0.13％，P：0.025％，N：0.01％，Ca：0.07％，Cr：0.45％，Ni：0.3％，V：0.1％，Au：0.005％，Pb：0.03％，Y：0.04％，F：0.002％，As：0.002％，余量为Fe。
齿轮外表面设有一层耐磨层，以重量份计，所述耐磨层包括以下组分：二氧化硅插层尼龙树脂70份、氧化铝7份、氧化镁5份、碳化钨10份、乙撑双硬脂酰胺1.5份、硬脂酸钾1.5份、环氧树脂粘结剂0.7份、阻燃剂1.2份。
二氧化硅插层尼龙树脂由以下方法制备而成：
S1.将尼龙66树脂钠盐于水热反应釜中，35℃温度条件下超声制得含层间水的尼龙树脂；
S2.将上述制得含层间水的尼龙树脂烘干，按质量比1：0.35加入正硅酸乙酯，密封条件下加热至40℃超声分散至反应完全，喷洒少量丙酮，待丙酮和水挥发完全后，得到二氧化硅插层尼龙树脂。
本实施例中阻燃剂为尿素、三氧化二锑、二乙基次磷酸铝混合组成，质量比为1：0.35：1。
高抗冲击耐磨齿轮的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照上述配比将原料加入熔炉内，将温度升至2100℃，使得原料熔化成为液体，加入稀土球化剂和孕育剂，用钢板覆盖在球化剂、孕育剂上捣实，扒渣，将金属溶液注入到成型的模具中，然后进行正火，空气中冷却至1670℃，然后用冰盐水(冰盐水为0℃的饱和NaCl冰水混合物)进行降温，以26℃/s将温度降至室温，得到齿轮毛坯；
S2：按照上述配比将二氧化硅插层尼龙树脂、氧化铝、氧化镁、碳化钨、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钾、阻燃剂混合加入球磨机中球磨研细至1000目以下，并混合均匀，加入水和环氧树脂粘结剂，继续球磨得到均匀物料，出料；
S3：将步骤S2得到的产物覆盖在齿轮表面，至于烘箱中干燥，温度控制在110℃，然后将干燥后的齿轮进行焙烧，温度控制在300℃，冷却后放置在车床上进行精车削工序，并进行精铣削齿形工序得到齿轮成品。
测试例1
将本发明实施例1-3和对比例1-2以及市售齿轮进行性能测试，结果见表1。
1、摩擦系数测试标准为GB-3960-83、样条尺寸为：30mm*6mm*7mm、试验中上转轴保持静止，下转轴以200转/分转动，摩擦副做滑动摩擦，对磨2小时，负荷20公斤，试验环境温度：23±5℃。
2、热变形温度测试标准为：GB/T 1634-2004(0.45MPa，B法)。
3、体积摩损率测试：将复合材料注塑成标准摩擦测试试块，试块经100℃干燥2小时后，置于干燥皿中冷却4h后备用。摩擦时间2h，滑动速度为0.43m/s，载荷300N。用感量为0.01mg的精密电子天平测定磨损质量损失，并根据聚合物基体和填料的相对密度及实验参数将磨损质量换为体积磨损率。对每一组试件均在相同的实验条件下进行4次重复实验，选较为接近的3个数据平均值作为实验结果。
表1
Figure BDA0002568803800000121
Figure BDA0002568803800000131
由上表可知，本发明实施例制得的齿轮具有良好的耐磨性能和力学性能，耐冲击强度高，明显优于市售同类产品。
对比例1和对比例2与实施例3相比，分别未添加碳化钨或氧化石墨烯，其耐磨损性能和抗冲击性能下降，可见，碳化钨和氧化石墨烯还具有协同增效的作用。
与现有技术相比，本发明耐磨齿轮由于原料中含有Ni、Si、Ca，加强了齿轮的耐热和耐腐蚀性能；加入Al、Y，减轻了齿轮的质量，增加了结构强度和耐腐蚀性能；加入Au、V，保证了齿轮良好的金相结构，加入C、Cu、N、F，使得齿轮具有良好的硬度和力学性能；通过耐磨保护层的保护，不仅保证了齿轮的耐高温耐腐蚀性能，本发明在耐磨齿轮表面覆盖一层保护层，进一步提高了齿轮表面的结构强度，使齿轮更加耐磨，延长使用寿命；
本发明采用盐水淬+正火工艺使得复合合金材料生成耐磨的马氏体，齿尖部分生成奥贝钢组织，齿柄部分生成珠光体组织，制得的齿轮毛坯不同部位金相结构不同，具有不同的特性；
本发明耐磨层中加入二氧化硅插层尼龙树脂，二氧化硅的加入形成的插层结构进一步提高尼龙树脂的耐磨损性能和力学性能，碳化钨和氧化石墨烯的添加进一步提高树脂的耐疲劳性、抗冲击性，且具有协同增效的作用；
本发明制备方法简单，制得的耐磨损高抗冲击齿轮性能优良，具有广阔的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高抗冲击耐磨齿轮，其特征在于，其质量百分比成分为：C：0.15-0.3％，Si：0.22-0.27％，Cu：0.52-0.74％，Al：0.25-0.44％，Au：0.11-0.15％，P：0.005-0.03％，N：0.002-0.02％，Ca：0.03-0.10％，Cr：0.25-0.7％，Ni：0.22-0.35％，V：0.02-0.12％，Au：0.001-0.01％，Pb：0.02-0.05％，Y：0.02-0.05％，F：<0.003％，As：<0.003％，余量为Fe；
所述齿轮外表面设有一层耐磨层，以重量份计，所述耐磨层包括以下组分：二氧化硅插层尼龙树脂50-100份、氧化铝5-10份、氧化镁3-7份、碳化钨1-5份、润滑剂1-2份、氧化石墨烯5-10份、稳定剂1-2份、粘结剂0.5-1份、阻燃剂0.5-2份。
2.根据权利要求1所述高抗冲击耐磨齿轮，其特征在于，所述二氧化硅插层尼龙树脂由以下方法制备而成：
S1.将尼龙树脂钠盐于水热反应釜中，30-40℃温度条件下超声制得含层间水的尼龙树脂；
S2.将上述制得含层间水的尼龙树脂烘干，按质量比1：(0.2-0.5)加入正硅酸乙酯，密封条件下加热至35-45℃超声分散至反应完全，喷洒少量丙酮，待丙酮和水挥发完全后，得到二氧化硅插层尼龙树脂。
3.根据权利要求2所述所述高抗冲击耐磨齿轮，其特征在于，所述尼龙树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙612、尼龙1212、芳香族尼龙中的一种或几种与共聚型尼龙的组合物，其中，所述共聚型尼龙为尼龙6和尼龙66的共聚树脂。
4.根据权利要求1所述高抗冲击耐磨齿轮，其特征在于，所述润滑剂选自硅油、氟油、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酰胺和芥酸酰胺中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述高抗冲击耐磨齿轮，其特征在于，所述稳定剂选自硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸钾、亚磷酸醋、环氧大豆油、受阻酚中的一种或几种混合。
6.根据权利要求1所述高抗冲击耐磨齿轮，其特征在于，所述粘结剂选自丙烯酸酯粘结剂、环氧树脂粘结剂、聚氨酯粘结剂中的一种或几种混合。
7.根据权利要求1所述高抗冲击耐磨齿轮，其特征在于，所述阻燃剂为尿素、三氧化二锑、二乙基次磷酸铝混合组成，质量比为1：(0.2-0.5)：(0.5-1.5)。
8.一种如权利要求1-7任一项权利要求所述高抗冲击耐磨齿轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按照上述配比将原料加入熔炉内，将温度升至1860-2200℃，使得原料熔化成为液体，加入球化剂和孕育剂，用钢板覆盖在球化剂、孕育剂上捣实，扒渣，将金属溶液注入到成型的模具中，然后进行正火，空气中冷却至1650-1700℃，然后用冰盐水进行降温，以22-30℃/s将温度降至室温，得到齿轮毛坯；
S2：按照上述配比将二氧化硅插层尼龙树脂、氧化铝、氧化镁、碳化钨、润滑剂、氧化石墨烯、稳定剂、阻燃剂混合加入球磨机中球磨研细至1000目以下，并混合均匀，加入水和粘结剂，继续球磨得到均匀物料，出料；
S3：将步骤S2得到的产物覆盖在齿轮表面，至于烘箱中干燥，然后将干燥后的齿轮进行焙烧，冷却后放置在车床上进行精车削工序，并进行精铣削齿形工序得到齿轮成品。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述球化剂为稀土球化剂，所述冰盐水为-10-0℃的饱和NaCl冰水混合物。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度控制在100-120℃，所述焙烧温度控制在200-400℃。
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