[发明专利]一种高温自润滑轴承及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高温自润滑轴承及其制备方法，轴承基体材料为轴承钢或陶瓷，基体表面具有AlZnMoN+ZrAgVB交替分布的纳米叠层涂层，该叠层涂层至少含有10层AlZnMoN层和10层ZrAgVB层，且AlZnMoN与ZrAgVB单个层的厚度小于等于200nm；该涂层采用多弧离子镀+中频磁控溅射共沉积的方法在轴承基体表面制备。在高的工作温度下，该轴承表面涂层AlZnMoN、ZrAgVB与空气中O₂会发生反应，生成具有润滑作用的ZnMoO₄和Ag₃VO₄高温润滑剂，从而能够起到润滑作用。该轴承无需润滑油润滑，在高的温度下工作表面形成连续的固体润滑膜，实现轴承本身的自润滑功能，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，特别涉及了一种高温自润滑轴承及其制备方法。

背景技术

轴承是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的摩擦系数。然而，轴承工作过程中产生高的热量，接触区处于高温、高压状态，加剧轴承失效。通过润滑降低轴承摩擦磨损及热量产生，对于提高轴承寿命具有重要意义。自润滑轴承无需润滑油及其复杂的润滑系统，轴承材料本身具有减摩和润滑功能，能够在工作表面形成润滑膜，实现轴承自润滑。自润滑轴承突破润滑油或润滑脂等使用的局限性，对先进制造业具有重要意义。

近几年对自润滑轴承的研究取得了很大的进展。中国专利“申请号：CN201210418319.7”报道了一种具有强结合力的自润滑轴承，该轴承包括金属基层和自润滑层，金属基层与自润滑层之间通过T型凸起相互结合，表面自润滑层能够实现轴承工作过程的润滑作用。中国专利“申请号：CN201710547274.6”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：CN200910061165.9”报道了一种薄壁镶嵌自润滑轴承及其制造方法，该轴承基材表面加工出盲孔，通过将固体润滑剂压入盲孔中，从而实现轴承的自润滑功能。

发明内容

发明目的：本发明提供一种高温自润滑轴承及其制备方法，该轴承在高的工作温度下，能够在表面生成润滑膜，实现轴承工作过程的自润滑，从而减小轴承摩擦磨损，提高轴承寿命。

技术方案：一种高温自润滑轴承，轴承基体材料为轴承钢或陶瓷，基体表面具有AlZnMoN+ZrAgVB交替分布的纳米叠层涂层。

上述叠层涂层至少含有10层AlZnMoN层和10层ZrAgVB层，且AlZnMoN与ZrAgVB单个层的厚度小于等于200nm。

本发明的一种高温自润滑轴承，AlZnMoN涂层中Al元素原子百分比为30-40％，Zn元素原子百分比为10-20％，Mo元素原子百分比为10-15％，N元素原子百分比为30-40％，所述Al、Zn、Mo、N元素原子百分比之和为100％；ZrAgVB涂层中Zr元素原子百分比为30-40％，Ag元素原子百分比为10-20％，V元素原子百分比为10-20％，B元素原子百分比为30-40％，所述Zr、Ag、V、B元素原子百分比之和为100％。

本发明的一种高温自润滑轴承，其具体制备方法如下：

(1)将轴承基体依次放入酒精和丙酮中超声清洗各30-40min，去除表面油渍污染物，采用真空干燥箱充分干燥后迅速放入镀膜机真空室，真空室本底真空为7.0×10^-3-9.0×10^-3Pa，加热至200-220℃，保温时间30-40min；

(2)通入Ar气，其压力为0.5-2.5Pa，开启偏压电源，电压为900-1000V，占空比为0.2-0.4，辉光放电清洗20-30min；偏压降低至400-600V，开启离子源离子清洗20-30min，开启电弧源Zr靶，偏压为500-600V，靶电流为50-60A，离子轰击Zr靶0.5-2.0min；