[发明专利]基于磁控溅射与超声滚压复合强化轴承套圈表面的方法

权利要求书

1.基于磁控溅射与超声滚压复合强化轴承套圈表面的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将轴承套圈基体清洗干净；

S2、制备轴承套圈涂层：

S21、安装：将需要磁控溅射的溅射靶安装在直流阴极上，基体装入样品台，处于正极，固定溅射靶与基体的距离为150mm；

S22、中频偏压冲洗：将真空室抽真空至1x10^-3pa，加热基体至450℃，向真空室通入Ar，控制Ar的流量为250sccm，工作气压为2.5Pa；开启中频电源，设定电压为1000V，对轴承套圈基体表面进行清洗，持续15min；

S23、溅射打底层：调节Ar流量为100sccm，工作气压为1.0Pa，设置中频偏压电源电压为800V、占空比50%，同时开启溅射靶的溅射电极，设置电流为30A、溅射时间8min，在基体上溅射打底层；

S24、溅射主体层：同时向真空室通入Ar和N2，调节Ar的流量为10sccm、N₂的流量为400sccm、工作气压为1.0Pa；设置中频偏压电源电压为200V、占空比50%，设定溅射电源电流为80A、溅射时间30min，在打底层上溅射主体层；

S3、制备磁控溅射涂层：同时向真空室通入Ar和N2，调节Ar的流量为50 sccm、N₂的流量为50sccm、工作气压为0.6Pa，设置直流溅射功率150W、溅射时间为30min，形成磁控溅射涂层；

S4、进行超声滚压强化：

S41、将超声滚压装置以一预压深度压在轴承套圈的表面上，对轴承套圈施加背压力；

S42、在轴承套圈表面上滚动超声滚压装置的滚球工具头，通过输入电流驱动超声滚压装置做超声频的机械振动，完成超声滚压强化。

2.根据权利要求1所述的基于磁控溅射与超声滚压复合强化轴承套圈表面的方法，其特征在于，完成步骤S42之后，继续重复一遍步骤S23、S24、S3和S4，制备得到双层涂层。

3.根据权利要求1所述的基于磁控溅射与超声滚压复合强化轴承套圈表面的方法，其特征在于，完成步骤S42之后，继续重复两遍步骤S23、S24、S3和S4，制备得到多层涂层。

4.根据权利要求2或3所述的基于磁控溅射与超声滚压复合强化轴承套圈表面的方法，其特征在于，步骤S4中还包括用于控制超声滚压装置的控制器，控制器基于期望残余压应力和实时滚压力调节所述预压深度、背压力和输入电流中的至少一个。

5.根据权利要求4所述的基于磁控溅射与超声滚压复合强化轴承套圈表面的方法，其特征在于，所述超声滚压装置包括超声发生器、支架外壳、弹簧、换能器、变幅杆和滚球工具头，所述支架外壳通过夹持机构连接于机床刀架上，所述弹簧、换能器和变幅杆依次连接设置于支架外壳的内部，所述变幅杆上端伸出支架外壳后与滚球工具头连接，所述弹簧下端与支架外壳的上底面固定，所述换能器接收超声发生器发出的超声波信号，并将超声频机械振动传递至变幅杆。

6.根据权利要求1所述的基于磁控溅射与超声滚压复合强化轴承套圈表面的方法，其特征在于，所述溅射靶选自Cu、C、Cr、Ti、Ni、Al、Si、Zr中的任一金属材料或者为其中任两种以上金属材料组成的金属合金。

7.根据权利要求4所述的基于磁控溅射与超声滚压复合强化轴承套圈表面的方法，其特征在于，所述溅射靶为TiSi靶。

8.根据权利要求4所述的基于磁控溅射与超声滚压复合强化轴承套圈表面的方法，其特征在于，所述溅射靶为纯度为99.9％的铝铜靶或99.9％碳靶。

9.根据权利要求1所述的基于磁控溅射与超声滚压复合强化轴承套圈表面的方法，其特征在于，溅射靶的表面粗糙度Ra小于1mm，溅射靶的厚度为50mm以下，溅射靶为非磁性材料粒子分散型溅射靶。

10.根据权利要求1所述的基于磁控溅射与超声滚压复合强化轴承套圈表面的方法，其特征在于，所述轴承套圈基体为42CrMo金属材质。