[发明专利]液态金属轴承

说明书

本发明涉及医疗器械技术领域，公开了一种液态金属轴承，包含：上轴套、下轴套，以及芯轴，其中，在所述芯轴的内表面、上轴套与芯轴的水平接触面，以及下轴套与芯轴的水平接触面上制备有碳化钛硅涂层。本发明的液态金属轴承能够有效减小或避免轴承磨损、延长轴承使用寿命，提高基体材料的力学性能，并且避免基体材料受到腐蚀。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及X射线球管技术领域。

背景技术

轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。

X球管的旋转阳极轴承通常采用液态金属轴承。液态金属轴承是一种流体动压滑动轴承，液态金属填充在阳极轴承的芯轴与轴套间隙中，具有导电、润滑作用。目前，为解决液态金属轴承在真空高压环境下使用存在的磨损问题、腐蚀问题以及液态金属泄漏问题，大多数厂商采用在轴承表面制备陶瓷涂层的方法。

然而，这种方式存在一些问题，具体地说，上述陶瓷涂层均不具备自润滑性。考虑到液态金属轴承在启动和停止时，由于液态金属无法产生足够的支撑力来分开芯轴和轴套，芯轴和轴套之间会出现干磨擦，不仅会导致液态金属轴承磨损，影响轴承使用寿命，而且若液态金属活性较高，在X射线管的高温环境下会与基体材料发生反应，生成硬脆的金属间化合物，降低基体材料的力学性能。另外，目前已有的陶瓷涂层脆性相对较高，在循环和冲击载荷作用下易开裂剥落，将导致液态金属从裂缝或剥落处腐蚀轴承基体材料，等等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液态金属轴承及液态金属轴承的表面防护方法，能够有效减小或避免轴承磨损、延长轴承使用寿命，提高基体材料的力学性能，并且避免基体材料受到腐蚀。

本申请公开了一种液态金属轴承，包含：上轴套、下轴套，以及芯轴，在所述芯轴的内表面、上轴套与芯轴的水平接触面，以及下轴套与芯轴的水平接触面上制备有碳化钛硅涂层，

在一个优选例中，所述碳化钛硅涂层的厚度≤50μm。

在一个优选例中，所述碳化钛硅涂层是通过化学气相沉积的方法制备的。

在一个优选例中，所述芯轴包含一径向凸起部，用于轴向地限制所述上轴套和下轴套的运动或平移。

在一个优选例中，所述芯轴的内表面、上轴套与芯轴的水平接触面，以及下轴套与芯轴的水平接触面由液态金属包裹。

在一个优选例中，所述液态金属为镓基液态金属。

在一个优选例中，所述下轴套的内表面、上轴套与下轴套的接触面制备有碳化钛硅涂层。

在一个优选例中，所述碳化钛硅涂层的厚度≤50μm。

在一个优选例中，所述碳化钛硅涂层是通过化学气相沉积的方法制备的。

在一个优选例中，所述碳化钛硅涂层用于防止液态金属从所述液态金属轴承的缝隙处泄漏。

本发明的液态金属轴承提采用碳化钛硅导电陶瓷来替代目前已有的陶瓷涂层(TiN，TiO2，CrN，Cr2O3等材料)，使芯轴、轴套等与液态金属的接触面有较高的屈服强度，高熔点，高热稳定性和高温强度以及良好的抗氧化、抗热震性能和耐腐蚀性能；并且，碳化钛硅陶瓷在常温下具有较高的热导率和电导率，可以像金属一样用高速钢刀具进行机械加工，高温下具有很好的塑性；并且，碳化钛硅陶瓷涂层可以在不损失液态金属轴承导电性的前提下，提升液态金属轴承的抗摩擦磨损性能；并且，更适用于循环和冲击载荷作用下的工况条件。并且，由于液态金属在该导电陶瓷涂层上不润湿，与液态金属接触面上的碳化钛硅涂层能有效防止液态金属从缝隙处泄漏。