[发明专利]一种减摩抗磨自润滑涂层轴承及其制备方法

说明书

本发明公开了一种减摩抗磨自润滑涂层轴承及其制备方法。该轴承基体材料为轴承钢，基体表面依次有硬质合金层、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、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，从而减小轴承摩擦磨损，提高轴承寿命。

技术领域

本发明属于轴承制造技术领域，特别涉及了一种减摩抗磨自润滑涂层轴承及其制备方法。

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。

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。中国专利“申请号：201811564231.X”报道了一种粉末冶金自润滑轴承的制备方法，通过将粉末润滑剂添加至轴承混合粉中，通过冶金烧结制备出自润滑轴承。

发明内容

发明目的：本发明公开了一种减摩抗磨自润滑涂层轴承及其制备方法，该轴承既具有良好的韧性、高的硬度，又具有自润滑功效，能够减小工作过程中轴承摩擦磨损，提高轴承寿命。

技术方案：本发明的一种减摩抗磨自润滑涂层轴承通过以下方式实现：

轴承基体材料为轴承钢，基体表面具有硬质合金层、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、氮化硅陶瓷混合粉和立方氮化硼混合粉制得；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％；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％。

本发明的一种减摩抗磨自润滑涂层轴承，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；