[发明专利]一种轴承表面防护复合涂层结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轴承表面防护复合涂层结构及其制备方法，复合涂层结构包括轴承的钢基体、阳极金属涂层及涂装涂层，本发明结合轴承加工工艺，热处理前轴承表面粗磨工序留量调整为0.01mm～0.05mm，热处理后细磨的表面粗糙度Ra为5μm及其以上，保证喷砂处理后轴承表面具有良好的粗糙度，可与热喷涂阳极金属涂层有机结合，形成附着力好、防护性能优的复合涂层结构，解决了现有轴承表面热喷涂施工存在的技术问题，本发明设计可省去传统的终磨甚至超精工序，大幅降低其磨削成本，制备方法简捷高效，工艺清洁环保，具有良好的经济与社会效益。

技术领域

本发明涉及轴承产品表面防护技术，具体涉及一种轴承表面防护复合涂层结构及其制备方法，属于属于轴承防护技术领域。

背景技术

很多领域的轴承需要在一定暴露环境下工作，例如高铁、风力发电机组、港口机械、石油钻机、雷达等专用轴承，对轴承提出了耐腐蚀、耐高温、抗氧化等要求，以保证轴承安全使用及可靠的使用寿命。为提高防腐蚀能力，现有轴承一般采用磷化、电镀、刷漆、喷涂聚四氟乙烯等保护措施，如中国专利CN201510477992.1公开了一种风电机组变桨轴承与其防腐处理方法，在轴承内圈和外圈的表面依次喷涂有环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆和氟碳面漆，通过三重防腐保护，提高变桨轴承的防腐性能；还有采用锌加+中间漆+面漆复合体系、涂层结构总厚度0.3～0.4mm对轴承表面进行防护应用的（王仕军、姚国栋：“防腐技术在转盘轴承上的应用”，《轴承》，2006年第8期），上述技术实际应用一是工艺较为复杂，二是防护效果也不理想，也无法满足现有环保生产要求。

热喷涂技术是国内外公认的长效防护技术，中国专利CN200410060584.8公开了一种轴承表面防腐蚀处理工艺方法，在轴承的非工作面上采用热喷涂金属并辅以涂料保护的方法进行防腐，首先对轴承的基体表面进行清洗，然后对清洗干净的基体表面进行喷砂处理，利用高速氧—燃气喷枪或丝材电弧喷枪喷涂设备在喷砂处理过的轴承表面上喷涂一层金属层，用手动砂轮机或砂布除去喷涂层表面附着的颗粒并用压缩空气吹干净，最后用有机涂料对喷涂层进行封闭处理，处理过的轴承具有良好的防腐蚀作用及良好的抗紫外线功能，可以使涂层在大气暴露中防护20年以上。现有技术表明，国内外风电领域也积极采用了上述热喷涂防护技术，取得了较好的防护效果。但经多年发展，早期热喷涂技术已落后，涂装的热喷涂涂层有效厚度一般都要求100μm及其以上，即使热喷锌涂层也至少50μm及其以上（《热喷涂金属和其他无机覆盖层锌、铝及其合金》（GB/T 9793-2012））。上述一种轴承表面防腐蚀处理工艺方法中，热喷涂涂层厚度不低于0.2mm（王黎峰,王卫东：《热喷涂技术在轴承防腐蚀中的应用》，全面腐蚀控制 2005年03期）。另外多道油漆封闭不仅工序繁杂，且污染大，经济及社会效益不佳。

另外随着轴承技术的发展，尤其是高碳铬轴承钢制轴承及其热处理技术的广泛应用，现有热喷涂防护技术越来越无法满足现代轴承产品的防护要求，主要表现以下问题：一是现代高碳铬轴承钢制轴承表面硬度高，现有热喷涂喷砂前处理技术无法形成有效的粗糙度，如高碳铬轴承钢材料表面硬度为229HB～269HB（GB/T 18254-2016《高碳铬轴承钢》），而热处理后成品轴承的表面硬度达到55HRC～63HRC（TB∕T 2235-2016《铁道车辆滚动轴承》），实施喷砂作业时即时采用轴承钢砂，轴承表面的粗糙度Rz也仅有5μm～10μm，达不到25μm及其以上的涂装基本技术要求（《涂覆涂料前钢材表面处理喷射清理后的钢材表面粗糙度特性第一部分：用于评定喷射清理后钢材表面粗糙度的ISO 表面粗糙度比较样块的技术要求和定义》（GB/T 13288.1-2008））。二是轴承钢基体表面喷砂处理后的粗糙度不足导致热喷涂施工困难，如正常距离下喷涂导致涂层起皮、涂层厚度偏高时导致起皮，而喷涂距离拉长后虽然保证涂层覆盖，但导致涂层附着力明显下降且涂层表面粗糙等，严重损害了其应有的防护性能。