一种轴承的表面强化方法

本发明涉及轴承表面强化，尤其涉及一种轴承的表面强化方法。

背景技术：

1、本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、轴承作为基础零件被广泛应用于各种高端的机械设备中，轴承支撑轴进行旋转，在过程中需要降低摩擦并且保证一定的精度，其工作环境复杂且有时工况恶劣，轴承会受到较大的冲击甚至是腐蚀。因此轴承需要具有合适的硬度、韧性、强度及高的耐磨性。

3、目前对于轴承表面强化的技术较多，例如等离子喷涂、激光熔覆、超声滚压和喷丸以及渗碳、渗氮等。其中，等离子喷涂、激光熔覆等在加工时输入热量大可能导致变形；超声滚压工艺很难掌握，容易造成废品；喷丸会导致应力集中和耐磨性下降，且表面粗糙度较高；渗碳和渗氮会出现粗大碳化物使韧性下降，含碳量过高的轴承渗碳处理之后可能会导致脆性增加。单一的表面强化技术难以满足轴承的更高需求，因此研究者们展开了复合工艺的研究。

4、公开号为cn105177256a的专利公开了一种cr4mo4v钢轴承强力喷丸和升温注渗复合表面强化方法，其采用强力喷丸、磨削加工和升温碳氮离子注渗处理，与未处理的cr4mo4v钢轴承相比，疲劳寿命提高3倍以上，耐蚀性提高50％，表面硬度提高20％以上，极限承载提高500mpa，干摩擦系数由0.8降至0.2，磨损率为原来25％。该专利中强力喷丸会使材料产生变形，其位错密度增加，而升温注渗这一环节中如果温度过高会导致在喷丸过程中产生的塑性变形部分恢复，使喷丸的效果减小。

5、公开号为cn108251786a的专利公开了一种数控机床金属轴承表面强化处理工艺，其在氮碳共渗之后采用等离子束熔覆将复合金属粉末涂覆在金属轴承外层，处理后摩擦系数小于0.35，防锈时间延长了1.5倍以上、使用寿命延长了2倍以上。然而，该专利中的等离子束熔覆热输入过大会导致材料发生变形，对工艺精度要求较高。

6、公开号为cn116083915a的专利公开了一种超高硬度表面强化gcr15钢及其制备方法，其采用多阶段的复合碳氮共渗工艺以及淬火回火处理，得到表面具有碳氮化合物弥散分布的硬化层的cgr15钢，处理后的cgr15钢具有高表面硬度。该专利的处理工艺复杂，多阶段的碳氮共渗可能会产生较多的杂质，同时，淬火和回火的温度不好控制。

7、以上轴承的表面强化方法工艺复杂，成本较高且材料存在变形的风险，表面粗糙度增加，因此，如何提供一种工艺简单、成本较低、可控性强的针对轴承的表面强化方法，使其具有高表面硬度、高耐磨性、良好的抗高温能力、摩擦性能和抗腐蚀性能，是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种轴承的表面强化方法，采用先渗硫处理后高速微粒喷丸的复合处理方法对轴承表面进行处理，提高其表面硬度、减摩抗磨性能的同时，也能提高其抗高温能力以及抗腐蚀性。

2、本发明提供了一种轴承的表面强化方法，包括如下步骤：

3、将轴承进行离子渗硫处理；

4、将涂层粉末与喷丸微粒子均匀混合后得到混合粉末，将所述混合粉末通过高速微粒喷射工艺喷射到离子渗硫处理后的轴承表面；所述涂层粉末包括二硫化钼和稀土氧化物。

5、优选的，所述离子渗硫处理过程中，控制离子渗硫层的厚度为1~5μm。

6、进一步的，所述离子渗硫处理的温度为150~200℃，保温时间为4~6h。

7、优选的，所述离子渗硫处理结束后，以5~10℃/min的降温速率随炉冷却至室温，所述冷却过程在惰性氛围中进行。

8、优选的，所述高速微粒喷射工艺的喷射时间为30~120s，喷射压力为0.3~0.6mpa，喷射速度为150~300m/s，工作距离为80~120mm。

9、优选的，所述涂层粉末与喷丸微粒子的质量比为6~8：2~4。

10、优选的，所述涂层粉末与喷丸微粒子的粒径在100μm以下。

11、优选的，所述二硫化钼和稀土氧化物的质量比为5~7：3~5。

12、优选的，所述稀土氧化物包括氧化钇、氧化铈或氧化镧中的一种或多种。

13、优选的，还包括将经过高速微粒喷射工艺处理后的轴承进行自然时效处理的步骤。

14、优选的，所述离子渗硫处理步骤之前，还包括对轴承进行打磨、超声清洗和干燥的步骤。

15、与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

16、（1）本发明先进行离子渗硫处理，后进行高速微粒喷射处理，可以使渗硫层更好地与基体相结合形成均匀的涂层，质量和稳定性良好，同时使次表层的晶粒细化形成变形带，出现形变强化，从而提高轴承的耐磨性和抗疲劳性能。

17、（2）本发明采用二硫化钼和稀土氧化物组成涂层粉末，与喷丸微粒子一起喷射到轴承表面，二硫化钼和稀土氧化物之间不会发生化学反应，不仅能够发挥二硫化钼的性能优势，如降低轴承表面的摩擦系数、减小磨损、高抗疲劳性能，还能发挥稀土氧化物的高硬度、高热稳定性和高抗氧化性；使得最终处理得到的轴承表面具有高硬度、高抗疲劳性能、高抗蚀性和高抗高温能力；同时高速微粒喷射使得处理后的轴承表面均匀性良好。

18、（3）本发明提供的轴承的表面强化方法简单，成本较低，可控性强，而且不易引起轴承发生变形，具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种轴承的表面强化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的表面强化方法，其特征在于，所述离子渗硫处理过程中，控制离子渗硫层的厚度为1~5μm。

3.如权利要求2所述的表面强化方法，其特征在于，所述离子渗硫处理的温度为150~200℃，保温时间为4~6h。

4.如权利要求1所述的表面强化方法，其特征在于，所述离子渗硫处理结束后，以5~10℃/min的降温速率随炉冷却至室温，所述冷却过程在惰性氛围中进行。

5.如权利要求1所述的表面强化方法，其特征在于，所述高速微粒喷射工艺的喷射时间为30~120s，喷射压力为0.3~0.6mpa，喷射速度为150~300m/s，工作距离为80~120mm。

6.如权利要求1所述的表面强化方法，其特征在于，所述涂层粉末与喷丸微粒子的质量比为6~8：2~4；所述涂层粉末与喷丸微粒子的粒径在100μm以下。

7.如权利要求1所述的表面强化方法，其特征在于，所述二硫化钼和稀土氧化物的质量比为5~7：3~5。

8.如权利要求1所述的表面强化方法，其特征在于，所述稀土氧化物包括氧化钇、氧化铈或氧化镧中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的表面强化方法，其特征在于，还包括将经过高速微粒喷射工艺处理后的轴承进行自然时效处理的步骤。

10.如权利要求1所述的表面强化方法，其特征在于，所述离子渗硫处理步骤之前，还包括对轴承进行打磨、超声清洗和干燥的步骤。

技术总结
本发明公开了一种轴承的表面强化方法，属于轴承表面强化技术领域。本发明提供的轴承的表面强化方法包括如下步骤：将轴承进行离子渗硫处理；将涂层粉末与喷丸微粒子均匀混合后得到混合粉末，将所述混合粉末通过高速微粒喷射工艺喷射到离子渗硫处理后的轴承表面；所述涂层粉末包括二硫化钼和稀土氧化物。本发明上述表面强化方法可以使轴承具有高耐磨性、高硬度、高抗疲劳性能、高抗蚀性和高抗高温能力，且具有良好的自润滑性能，摩擦系数低且性能稳定，使用寿命长。

技术研发人员：夏佃秀,李桃花,张耘赫,王守仁,张明远,李淑琪,陈通,许荣昌,张新涛,张健
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8