CN113549914A - 一种富钛轴承钢球强化方法 - Google Patents

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吴子轩
梁忠伟
吴俊�
范立维
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    • 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
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Abstract

本发明公开一种富钛轴承钢球强化方法，包括以下步骤：(1)将钛粉、陶瓷球和轴承钢球进行混合，并混合物加入高能球磨机的研磨腔体中；(2)向研磨腔体中加入改性液；(3)通入惰性气体；(4)启动高能球磨机，高能球磨机先以低转速运行，使改性液、钛粉、陶瓷球和钢球充分混合，再以中高转速进行球磨强化；(5)关闭高能球磨机，将强化过的轴承钢球拿出；将轴承钢球投放至装有酒精的清洗机中进行清洗，从而获得表面富钛的轴承钢球产品。该富钛轴承钢球强化方法可以将钛金属附在轴承钢球的表面上，具有成本低、效率高、质量好等优点。

Description

一种富钛轴承钢球强化方法
技术领域
本发明涉及轴承钢球强化方法，具体涉及一种富钛轴承钢球强化方法。
背景技术
随着工业的发展，轴承作为主要的高端装备的基础零部件，是公认的卡脖子技术，钢球是轴承的最关键的零件，其承受了高密度、高强度的应力，而钢球的寿命、可靠性和精度直接影响到了轴承的性能。
钛金属是一种强度高、密度小、硬度大、抗腐蚀性强的金属，而将钛金属和轴承钢球表面结合，这对轴承钢球的强化有之重要作用。而传统的表面制备金属层工艺非常复杂，成本过高，难以将钛金属附在轴承钢球的表面上。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种富钛轴承钢球强化方法，该富钛轴承钢球强化方法可以将钛金属附在轴承钢球的表面上，具有成本低、效率高、质量好等优点。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种富钛轴承钢球强化方法，包括以下步骤：
(1)将钛粉、陶瓷球和轴承钢球进行混合，并混合物加入高能球磨机的研磨腔体中；
(2)向研磨腔体中加入改性液；
(3)通入惰性气体；
(4)启动高能球磨机，高能球磨机先以低转速运行，使改性液、钛粉、陶瓷球和钢球充分混合，再以中高转速进行球磨强化；其中每加工1小时，停机散热半小时；
(5)关闭高能球磨机，将强化过的轴承钢球拿出；将轴承钢球投放至装有酒精的清洗机中进行清洗，从而获得表面富钛的轴承钢球产品。
本发明的一个优选方案，在步骤(1)中，所述钢球、钛粉和陶瓷球的重量配比为：10∶2∶1；且所述钢球、钛粉和陶瓷球的总体积占高能球磨机的研磨腔体的1/2，可以增强对物料的破碎和球磨效果，确保钢球有足够的摩擦作用。
本发明的一个优选方案，在步骤(1)中，所述钛粉的纯度大于或等于99.9％；所述钛粉的直径小于或等于48μm。
本发明的一个优选方案，在步骤(1)中，所述氧化锆陶瓷球的直径为1-1.5mm。
本发明的一个优选方案，在步骤(1)中，所述轴承钢球的直径为7-9mm。
本发明的一个优选方案，在步骤(2)中，所述改性液的组分重量配比为：极压添加剂10～15％、防腐剂3～4％、渗透剂15～20％、pH调节剂5～7％、非离子表面活性剂3～10％、pH缓冲剂3～4％、软化剂0.2～0.9％、碱2％、消泡剂0.2～0.3％、防锈剂0.2～0.4％，其余为水。
本发明的一个优选方案，在步骤(2)中，所述改性液的质量小于或等于轴承钢球的质量的2％。
本发明的一个优选方案，其中，所述研磨腔体内设有多个沿着圆周方向均匀分布的曲面凸台。由于传统的圆柱形腔体，钢球和粉末会因转速过大，使得离心力超过重力，导致钢球和粉末不脱离腔壁而与腔体一起转动，进而无法强化。而本优选中通过设置曲面凸台，第一、可以提高转动速度，提高效率；第二、提高强化效果，钢球强化主要以冲击、摩擦、剪切和压缩进而强化钢球，而四个曲面凸台可以提高冲击和压缩的效率。
本发明的一个优选方案，其中，所述研磨腔体由轴承钢制成，从而避免研磨腔体对轴承钢球的污染。
本发明的一个优选方案，其中，在步骤(3)中，所述惰性气体为氮气。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明的富钛轴承钢球强化方法中，不仅加入钢球和钛粉，而且还加入了陶瓷球，在陶瓷球与钢球碰撞时，可起到微切削的效果，从而降低钢球表面的粗糙度。
2、通过在钢球和钛粉中添加陶瓷球，由于陶瓷球的硬度较大，当钛粉位于钢球与陶瓷球之间且发生碰撞时，陶瓷球在钛粉的后方提供强有力的碰撞支撑，将钛粉撞击在钢球上，这样带来的冲击应力将会更加巨大，有效提高加工质量。
3、通过加入改性液，可以促进钢球表面与钛粉结合，提高富态率。
附图说明
图1-3为钢球表面的能谱分析图，其中，图1为钢球、钛粉和陶瓷球的重量配比为：10∶2∶1的分析图，图2为钢球、钛粉和陶瓷球的重量配比为：10∶1∶1的分析图，图3为未经处理的钢球的分析图，
图4为本富钛轴承钢球强化方法中的研磨腔体的平面图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
本实施例中的富钛轴承钢球强化方法包括以下步骤：
(1)将钛粉、氧化锆陶瓷球和轴承钢球混合后加入行星式高能球磨机的研磨腔体中，其中钛粉的纯度不低于99.9％，粒径不超过48μm；氧化锆陶瓷球的粒径为1-1.5mm；轴承钢球的直径为7-9mm。所述钢球、钛粉和陶瓷球的重量配比为：10∶2∶1；并且总体积需占研磨腔体的1/2(有利于增强对物料的破碎和球磨效果，确保钢球有足够的摩擦作用)。
(2)向研磨腔体加入改性液，所述的改性液的成分由下述的重量配比的原料制成：极压添加剂10～15％、防腐剂3～4％、渗透剂15～20％、pH调节剂5～7％、非离子表面活性剂3～10％、pH缓冲剂3～4％、软化剂0.2～0.9％、碱2％、消泡剂0.2～0.3％、防锈剂0.2～0.4％，其余为水。其中，所述的改性液质量不超过轴承钢球质量的2％。
(3)通入惰性气体：氮气，先以200转/分启动行星式高能球磨机30-60秒，使得改性液、钛粉、氧化锆陶瓷球和钢球成分混合，随后以转速400转/分进行球磨强化，强化时间10小时，其中每加工1小时，需要停机散热半小时。
(4)强化过后将轴承钢球拿出，超声波清洗机倒入酒精，将轴承钢球加入超声波清洗机中清洗3分钟，从而获得表面富钛的轴承钢球产品。
本实施例中的行星式高能球磨机研磨腔体，其材料为轴承钢，从而避免研磨腔体对轴承钢的污染。并且研磨腔体中设有四个曲面凸台，其作用：1、提高转动速度，提高效率，由于传统的圆柱形腔体，钢球和钛粉会因转速过大，使得离心力超过重力，导致钢球和钛粉不脱离腔壁而与腔体一起转动，进而无法强化。2、提高强化效果，钢球强化主要以冲击、摩擦、剪切和压缩进而强化钢球，而四个曲面凸台可以提高冲击和压缩的效率。
参见图1-3，通过能谱仪(EDX)发现，未经处理的钢球的钛含量约为0.16％，钢球、钛粉和陶瓷球的重量配比为：10∶1∶1时的钛含量约为20.8％，钢球、钛粉和陶瓷球的重量配比为：10∶2∶1时的钛含量约为99.9％，钢球、钛粉和陶瓷球的重量配比为：10∶3∶1时的钛含量约为99.9％。由此可知，经过钢球、钛粉和陶瓷球的重量配比为：10∶2∶1处理下的钢球表面钛含量比未经处理的高出200％，比钢球、钛粉和陶瓷球的重量配比为：10∶1∶1处理下的钢球高出80％，因此本实施例采用钢球、钛粉和陶瓷球的重量配比为：10∶2∶1不仅获得表面富钛的轴承钢球，且不会浪费材料，具有较好的技术效果。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种富钛轴承钢球强化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将钛粉、陶瓷球和轴承钢球进行混合，并混合物加入高能球磨机的研磨腔体中；
(2)向研磨腔体中加入改性液；
(3)通入惰性气体；
(4)启动高能球磨机，高能球磨机先以低转速运行，使改性液、钛粉、陶瓷球和钢球充分混合，再以中高转速进行球磨强化；
(5)关闭高能球磨机，将强化过的轴承钢球拿出；将轴承钢球投放至装有酒精的清洗机中进行清洗，从而获得表面富钛的轴承钢球产品。
2.根据权利要求1所述的富钛轴承钢球强化方法，其特征在于，所述钢球、钛粉和陶瓷球的重量配比为：10:2:1；且所述钢球、钛粉和陶瓷球的总体积占高能球磨机的研磨腔体的1/2。
3.根据权利要求1所述的富钛轴承钢球强化方法，其特征在于，所述钛粉的纯度大于或等于99.9％；所述钛粉的直径小于或等于48μm。
4.根据权利要求1所述的富钛轴承钢球强化方法，其特征在于，所述氧化锆陶瓷球的直径为1mm。
5.根据权利要求1所述的富钛轴承钢球强化方法，其特征在于，所述轴承钢球的直径为8mm。
6.根据权利要求1所述的富钛轴承钢球强化方法，其特征在于，所述改性液的组分重量配比为：极压添加剂10～15％、防腐剂3～4％、渗透剂15～20％、pH调节剂5～7％、非离子表面活性剂3～10％、pH缓冲剂3～4％、软化剂0.2～0.9％、碱2％、消泡剂0.2～0.3％、防锈剂0.2～0.4％，其余为水。
7.根据权利要求1或6所述的富钛轴承钢球强化方法，其特征在于，所述改性液的质量小于或等于轴承钢球的质量的2％。
8.根据权利要求1所述的富钛轴承钢球强化方法，其特征在于，所述研磨腔体内设有多个沿着圆周方向均匀分布的曲面凸台。
9.根据权利要求1或8所述的富钛轴承钢球强化方法，其特征在于，所述研磨腔体由轴承钢制成。
10.根据权利要求1所述的富钛轴承钢球强化方法，其特征在于，每加工1小时，停机散热半小时。
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