專利名稱：用于滾柱軸承的保持架及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于滾柱軸承的保持架(cage)，其包含具有多個槽 口 (pocket)的基體，所述多個槽口用以容納滾柱軸承的滾子元件。 此外，本發(fā)明涉及制造這種保持架的方法。本發(fā)明適用于所有類型的 保持架。發(fā)明背景滾柱軸承能夠承受高的接觸載荷，所述高的接觸栽荷可在運行條 件下導致高的材料應力。對于需要用來將軸承的滾動元件引導至其正 確位置的保持架同樣如此。因此，人們試圖對軸承各個部件的性能進 行強化，特別是在主體軸承材料的表面處或表面附近；當潤滑條件不 良時，可以通過向基材材料施用具有高載荷承受能力的涂層來進行改 良。US 6,340,245 Bl描述了一種滾柱軸承，其具有內(nèi)環(huán)、外環(huán)和滾動 元件，這些滾動元件與所述環(huán)的滾道滾動接觸。滾動元件以及所述環(huán) 的滾道涂覆有混有金屬的類金剛石碳層。特別地，各個元件涂覆有混 有金屬的類金剛石碳涂層，該涂層包含交替的主要為類金剛石碳還包 含一些金屬碳化物的層，和主要為金屬碳化物還包含一些類金剛石碳 的層。發(fā)明概述盡管通過上述的零件涂層改善了對高應力的抵抗性，然而不利的 是已知涂層的彈性相當?shù)?。這可能在軸承使用期間導致裂紋，從而危 害涂層的附著。作為結(jié)果，如果發(fā)生涂層的破壞則軸承的有效壽命降低。對于軸承的保持架且特別是容納滾子元件的槽口這同樣適用。特 別地但并非專門地，保持架的這個部分容易被破壞，這導致各自的缺 點。因此，本發(fā)明的目的是提出一種改良的用于滾柱軸承的保持架， 其具有更好的性能，特別是關于保持架基體表面上的涂層的耐久性。根據(jù)本發(fā)明這個目的的解決方案的特征在于，用包含類富勒烯碳少一部分表面，其中在所述基體的表面與包含類富勒烯碳氮化物或者 由其組成的層之間設置鉻或鋁或鉬或鈦或鴒或類金剛石涂層或混有金 屬的類金剛石涂層的中間層。由此，用包含類富勒烯碳氮化物功能部 分或者由其組成的層涂覆保持架基體的至少一部分表面。 優(yōu)選地，形成槽口的基體表面完全涂覆有所述層。保持架的基體可以由輕質(zhì)金屬組成，特別是黃銅、鋁或鎂。作為 可選方案，其可以由塑性材料組成。使用位于基體表面與由類富勒烯碳氮化物組成的層之間的鉻、鋁、 鉬、鈦或鴒的中間層顯著改善了所述層與保持架基體的結(jié)合。此外，可能且有利的是，在基體表面與由類富勒烯碳氮化物組成的層之間設置類金剛石涂層(DLC)或混有金屬的類金剛石涂層 (Me-DLC)的中間層。非常容易向具有類金剛石涂層和混有金屬的 類金剛石涂層的現(xiàn)有和已知的軸承(例如參見上述的US 6，340，245 Bl) 增加類富勒烯碳(FL-CNx)的涂層。當上表面的功能性為所需時可以 獲得另外的益處，例如為設計的表面能以適應給定的潤滑劑/油。由類富勒烯碳氮化物組成的層的厚度優(yōu)選為O.l-lOfim,特別是 O.l-lnm。中間層的厚度優(yōu)選為lnm-5pm，優(yōu)選為25nm-5nm。 具有如Cr和Ti的成分以及擴散結(jié)合成分的等離子體處理或電弧刻蝕 的表面(無實際的沉積，而為注入)同樣適用。優(yōu)選通過磁控濺射將由類富勒烯碳氮化物組成的層沉積在保持架 的基體上。還可以通過物理氣相沉積(PVD)、通過化學氣相沉積 (CVD )或通過其組合將由類富勒烯碳氮化物組成的層沉積在所述基體上，任何這些工藝或結(jié)合工藝可以包括一些等離子體用以在沉積期 間或之后對涂層進行有限的離子輔助。即，以具有任何類型的類金剛 石碳的漸變或多層涂層方式實施的類富勒烯碳氮化物涂層也是有利的，并且與單獨的DLC相比將提供改進。在本發(fā)明的一個實施方案中，用于基體的沉積工藝溫度保持低于 180°C，優(yōu)選等于或低于150°C。在另一實施方案中，該溫度保持高于 150°C，但低于600'C,且優(yōu)選為350-500°C。這允許用于HSS或諸 如氮化硅的陶瓷的涂覆，并且在大多數(shù)回彈性涂層的工藝窗口內(nèi)。對于根據(jù)本發(fā)明的類富勒烯碳氮化物，作如下評論Lars Hultman， J6rg Neidhardt， Niklas Hellgren， Hans Sj6str6m， 和 Jan-Eric Sundgren在Materials Research Society Bulletin, 28 (March), 2003, 194的"Fullerene-like Carbon Nitride; A Resilient Coating Material"中描述了碳氮化物薄膜材料。在這篇參考文獻中， 給出了類富勒烯碳氮化物(FL-CNx )的性質(zhì)。本專利申請涉及為軸承 應用處理類富勒烯碳氮化物涂層的初次申請和發(fā)明方案，包括每個所 需層的附著技術(shù)和最佳層厚度。此外，給出了適用于不同軸承(基體) 材料的處理溫度。優(yōu)選地，與不形成堅固材料的純碳富勒烯分子不同，本發(fā)明使用 富勒烯-碳氮化物涂層用于軸承的保持架，這體現(xiàn)了富勒烯作為因本申 請所述優(yōu)點而制造的致密、固態(tài)、良好附著涂層的初次功能性利用 (functionalization )。通過在本文所述的涂層沉積過程期間用氮攙雜 碳或與碳合金化荻得了所述功能性利用。碳結(jié)構(gòu)家族通過純碳的新改性而得到了補充。在1990年發(fā)現(xiàn)了富 勒烯并且實現(xiàn)了大量生產(chǎn)富勒烯的可能(參見W. Kratschmer， L. D. Lamb， D. R. Huffman, Nature 347 (19卯)354 )。富勒烯是通過n的三 倍個配位碳原子以12個五邊形和n個六邊形構(gòu)成的多面體 (polyeder) ， n的最小值是20。富勒烯滿足歐拉定律，其中由五邊 形和六邊形構(gòu)成的多面體必須恰好包含12個五邊形以構(gòu)成封閉結(jié)構(gòu)。 根據(jù)該定律，具有20個碳原子的十二面體(dodekaeder )是最小的可能富勒烯。實際中最小的富勒烯是C6()，因為對于該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性重 要的是，五邊形不相靠。Isolated Pentagon Rule (IPR)對此進行了 描迷。如果兩個五邊形接合，則鍵的張力增加從而該結(jié)構(gòu)不再為能量穩(wěn)定。富勒烯中的碳原子每個都具有三個近鄰并且所有的鍵都或多或少 地飽和。因此，在化學反應中，富勒烯并不像芳香化合物那樣發(fā)生反 應("超級苯，，)，它們顯示出脂肪族行為，具有弱的富勒烯分子結(jié)合。 富勒烯的良好溶劑是CS2、臨二氯苯、甲苯和二甲苯。富勒烯不溶于 水并且在空氣中穩(wěn)定。富勒烯薄層的顏色是黃色到黃綠色。為了實現(xiàn) 用氮的摻雜，通過濕化學方法在實際中形成的唯一含氮富勒烯是C59&，即所謂的氮雜富勒烯。其容易二聚形成(C59N山分子從而變得惰性。本發(fā)明在此優(yōu)選使用氣相沉積法，該方法可用于生長由含氮(氮 雜)富勒烯片段組成的碳氮化物的固態(tài)涂層。以交聯(lián)形式，它們可提 供軸承應用所需的強度。本方法是實用并且技術(shù)上可行的方法，通過 以合成生長沉積該材料來實現(xiàn)相對惰性的富勒烯的功能化。我們?yōu)檩S承設計的類富勒烯(FL)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生于彎曲和交聯(lián)的石墨 基面(也稱為石墨烯)的存在。富勒烯的這種特殊功能性利用是通過 精確嵌入氮原子取代石墨烯平面內(nèi)的碳獲得的，使得碳配位得以保留， 而每個氮原子提供的額外電子可促進五邊形環(huán)的形成，這在幾何上是 需要的以便獲得平面彎曲(其富勒烯相似性)，而且還提供交聯(lián)位置。 這種結(jié)構(gòu)導致柔順(compliant)且同時堅韌(tough)的材料(高的 彈性恢復率，>80%)，這里提出將該材料用作初始的軸承保持架的 涂層材料。本發(fā)明的中心部分是用于涂層的類富勒烯碳氮化物材料結(jié)構(gòu)是與 純碳富勒烯和富勒烯化物(fulleride)(具有或沒有金屬摻雜的富勒 烯分子的結(jié)晶形式)顯著不同的材料。與FL-CNx化合物相比，后一種材料相對柔軟并且具有小得多的彈性且沒有回彈性。類富勒烯碳氮化物還在性質(zhì)上不同于類金剛石碳,因為后者(主要)具有四重配位的碳原子而前者全部為三重配位。 一種有用的性質(zhì)是，類富勒烯碳氮化物涂層具有與非氫化DLC相似的低摩擦性能。在根據(jù)本發(fā)明的類富勒烯CNx的另 一定義中，其在性質(zhì)上是非晶 態(tài)的并且不同于任何晶態(tài)形式的碳氮化物，例如已知的(J- C3N4、 (X-C3N4或其它化合物或相。重要的是，根據(jù)本發(fā)明的類富勒烯CNx不 是晶態(tài)的因此其(根據(jù)定義)不構(gòu)成任何超晶格基含碳和含氮的材料。 優(yōu)選地，通過磁控濺射進行類富勒烯CNx的生產(chǎn)，但是實際上可 以使用所有的物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)工藝及 其組合，包括一些等離子體用于有限的離子產(chǎn)生，來產(chǎn)生涂層。生長 該物質(zhì)的重要參數(shù)是基材溫度(低于180'C至500°C )，溫度敏感精確 度對于軸承部件也是重要的，其中高的溫度將產(chǎn)生不均勻的尺寸改變 并損失精度從而由于軟化可能減小基材的載荷承受能力。作為一種優(yōu) 選技術(shù)，石墨靶在含氮氣氛中的非平衡反應磁控濺射對于類富勒烯 CNx結(jié)構(gòu)的生長是重要的，因為C,Ny分子(特別是CN和/或(:2 42或 其復合體的分子)，其在工藝中形成或者可以添加到工藝中，因為它 們充當用于期望結(jié)構(gòu)的前體或生長模版以實現(xiàn)最好的涂層性能。這種 理解使得能夠有意地通過氣體源添加這樣的分子以合理地促進類富勒 烯結(jié)構(gòu)。沉積工藝可最好地描迷為等離子氣相沉積和化學氣相沉積的組 合。在所討論的類富勒烯結(jié)構(gòu)中，變形能主要以彈性方式存儲并且在 載荷去除后釋放，賦予其堅韌和回彈的特性。另外，相對低的模量導梯度。這阻礙了在載荷下的基材/膜剝離，:而導致高的栽荷承受能力， 同時涂層粗糙性表現(xiàn)為彈性，且不傾向于在摩擦接觸中脆性破裂。 根據(jù)本發(fā)明的滾柱軸承的保持架顯示出不同的優(yōu)點 由于低的沉積溫度，可以向任何保持架基材施用該涂層而不會損 害接觸的疲勞性質(zhì)，并且沒有材料的顯微結(jié)構(gòu)改變，所述顯微結(jié)構(gòu)改變將導致所述保持架的不利的尺寸改變。適當選摔中何層和中間層的結(jié)構(gòu)，涂層與基材的附著水平可足以 承受GPa范圍(3-4GPa)的滾動接觸疲勞應力。涂層內(nèi)的內(nèi)聚力同樣高并且可通過類富勒烯納米至微米層的交聯(lián) 和彎曲以及巻繞的顯微結(jié)構(gòu)而得到提高。該涂層的超級彈性特性允許其以完全彈性方式吸收由操作損傷和 顆粒凹陷引起的局部大的變形?？杀苊?由于塑性削弱引起的)微裂 紋的萌生。也可避免與微裂紋尖端相關的高應力集中。以這種方式， 可避免和至少顯著減少裂紋萌生及擴展(特征為滾動接觸疲勞和表面 初始疲勞)。在少量(marginal)和無潤滑的情況下，與鋼-鋼接觸的摩擦系數(shù) 相比，類富勒烯涂層提供低的摩擦系數(shù)，并且至少與非氫化DLC-鋼 的一樣好。以這種方式，避免和至少顯著減少了附著磨損破壞和劃擦 的萌生/擴展。此外，該涂層具有非常好的潤濕行為，這促進潤滑劑流體輸運到 和保留在(滾動和滑動)接觸中。因此，在潤滑劑缺乏或少量潤滑條 件的情況下，該涂層將改善接觸的潤滑條件。當以附加的處理步驟應 用到如上文所述的任何當前的涂覆DLC的軸承技術(shù)時，該涂層可用 于此目的。通過所述沉積工藝的同時進行的涂層表面刻蝕，表面凸起處的結(jié) 合強度較小的生長物質(zhì)被優(yōu)先除去。因此，也可以施用該涂層用以獲 得基材表面的微觀幾何/微觀形貌的矯平。這導致非常平滑的接觸(適 合于薄膜潤滑)并減少軸承的磨合作用(run-in effect)。該涂層還將確保具有保持架的軸承在潤滑劑中在具有高污染水平 下工作時具有長的使用壽命。在這樣的情形中，該涂層將減小由硬低 摩擦系數(shù)、高斷裂韌性和超級彈性的結(jié)合作用引起的研磨性磨損破壞。 對于非研磨性顆粒例如"軟，，金屬污染物同樣如此，其中對于突起邊緣 形成凹痕，其中隨后的越過滾動將在這些突起邊緣處產(chǎn)生增加的應力 水平并且可能導致早期的表面起始失效。這種涂層還以超級彈性方式 生效，該涂層的存在將緩解導致延時失效的效應或者防止污染條件下 的失效。即，保持架的力學性能得到改進，特別是用于容納滾子元件的槽口具有更長的壽命并且能夠相對于可能的磨損更好地保持其形狀。保 持架的污染沒有大的影響。類富勒烯碳氮化物(FL-CNx)化合物作為回彈性涂層具有如通過 納米壓痕測量法測定的^ 70。/。的彈性恢復率值。所述FL-CNx涂層主 要由彎曲和交聯(lián)石墨烯平面形式的碳組成，其中N原子代替C引起形 成奇數(shù)成員的環(huán)，優(yōu)選五邊形，以便導致富勒烯相似性。相應的結(jié)構(gòu) 可以由電子顯微方法確定。N在結(jié)構(gòu)上結(jié)合在FL-CNx涂層中并且如 此其產(chǎn)生類富勒烯結(jié)構(gòu)單元的交聯(lián)。相應的鍵可以通過光i瞽方法確定。 本發(fā)明所涉及的FL-CNx涂層中的氮含量范圍優(yōu)選為1-35原子％。 N以外的元素特別是P、 S和B，其本身或與N結(jié)合產(chǎn)生的摻雜或合 金化提供了對于上述目標的解決方案同樣有利的FL-CNx涂層。在一些已知的應用中，建議使用六邊形碳氮化硼。六邊形碳氮化 硼在以下兩方面不同于本發(fā)明的類富勒烯碳氮化物第一方面是一個中存在B(硼)而另一個中不存在硼。第二重要方面是六邊形相具有不同于FL-CNx的有序晶格鍵。事 實上，F(xiàn)L-CNx具有結(jié)合在五邊形中的碳，而六邊形碳氮化硼中并非 如此。化學組成和鍵結(jié)構(gòu)兩者決定了材料。因此，它們是不同的。在下文和權(quán)利要求中對本發(fā)明的進一步優(yōu)選的實施方案進行了限定。


附圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的滾柱軸承的保持架的實施方案。圖i顯示了用于滾珠軸承的保持架的透視圖； 圖2顯示了用于錐形滾柱軸承的保持架的透視圖； 圖3以放大視圖顯示了圖l和圖2中的細節(jié)"z";和圖4顯示了兩種類富勒烯CNx涂層與一些已知的技術(shù)上重要材料 相比的特征性能。發(fā)明詳述圖1和圖2顯示了保持架1的兩個實例，即用于滾珠軸承的保持 架(圖1)和用于錐形滾柱軸承的保持架(圖2 )。保持架1由基體2 組成，其中形成槽口 3。槽口 3的形狀使得滾子元件(未顯示)被精 確引導。從根據(jù)圖3的放大圖解中可以看出，基體2的表面6涂覆有兩個 層5和4。層5是由鉻、鋁、鉬、鈦或鵠組成的金屬層。這個層5的 厚度優(yōu)選為25nm-5nm。在層5的表面7上設置另一個層4。這個層由上述的類富勒烯碳 氮化物組成。層4的厚度t小于層5的厚度T,并且優(yōu)選為0.1 - 10jAm。 甚至小于O.lnm的層厚度也可以是足夠的。氮納入具有六邊形原子型式的碳中，這有助于形成與碳原子的強 鍵，使六邊形的石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成混合的五邊形-六邊形網(wǎng)絡。這導致網(wǎng) 絡的彎曲，形成非晶態(tài)的互鎖多層和類富勒烯殼層結(jié)構(gòu)。在類富勒烯 層之間形成附加的緊固但卻柔性的鍵(充當強的鉸接)，這有助于強 化該顯微結(jié)構(gòu)提供具有優(yōu)異且新型摩擦學性質(zhì)的涂層。重要的是，通 過沉積類富勒烯碳氮化物的致密和固態(tài)涂層將氮原子包含到結(jié)構(gòu)中， 使在其它情況下相對惰性的碳富勒烯分子得到功能性利用。如上文所述，該涂層具有低的摩擦系數(shù)、高的導熱性、高硬度和 超級彈性、高溫和化學穩(wěn)定性，并且具有良好的基材附著性和強度， 特別是當與中間層一起施用時。碳氮化物膜(CNJ基本上顯示出與類金剛石碳涂層類似的有益 摩擦學行為，如US 6,340,245 Bl所述。如同類金剛石碳，可以在1S0。C -約350。C,典型<240"的相對低的溫度下沉積根據(jù)本發(fā)明的涂層。 當基材由典型用于滾柱軸承的合金鋼制成時，這種相對低的沉積溫度 將避免過度的軟化和尺寸變化。提出的CNx膜表現(xiàn)出極大的彈性，這防止涂層的塑性(不可恢復 的)變形和^:裂紋。這種性能與低的彈性模量結(jié)合，能夠耗散大面積/ 體積上的接觸栽荷，有利于潤滑劑膜的形成。由于這些涂層極大的彈 性，因此可以將其描述為硬(5-30+ GPa，典型為8+/-2 GPa )和"橡膠狀"和"斷裂強韌，，的。圖4中給出了兩種類富勒烯CNx涂層的特征 性能，與一些已知的技術(shù)上重要的材料進行比較。 關于圖4進行以下說明在該圖中，給出了納米壓痕測量結(jié)果，顯示了力學性能以及相對 于鋼的千滑動摩擦系數(shù)。當通過壓痕使經(jīng)歷彈性和塑性變形的材料產(chǎn) 生應變(strain)時，通過施加的應變相對于屈^L應變的程度來確定加 載-卸載循環(huán)期間的行為。E是楊氏模量(GPa)而H是(Meyer)硬 度(GPa) ， H/E比值是彈性-塑性行為的描述性參數(shù)。從圖4可以看出，本發(fā)明優(yōu)選具有H/E比值高于0.1,優(yōu)選高于 0.12，特別是0.12-0.2的CNx涂層，其表現(xiàn)出"超級彈性，，性能?；旧希撏繉釉试S大的彈性(可恢復)變形而沒有通常與接觸 疲勞破壞過程關聯(lián)的裂紋萌生。CNX膜的超級彈性使得這種材料理想 用于軸承表面的保護涂層。提供有這種類型的保護涂層的滾動或滑動 軸承表面將顯著減少表面起始失效的可能性，并且在所有條件下將具 有延長的使用壽命。特別地，在降低的潤滑(薄膜、混合或干態(tài)條件) 和潤滑劑中存在污染碎屑的情況下，可望具有顯著的性能改善。當在軸承元件的某些位置，特別是在保持架中，形成局部應力集 中時，局部的膜厚度減小(由于接觸微滑移)導致表面牽引力增加。 這引起局部溫度的進一步提高和潤滑劑膜的額外減少(或破壞 (collpase))。通常這些條件導致軸承表面的快速微點蝕。使用根據(jù) 本發(fā)明的CNx膜將顯著改善受到凹入(或其它)損傷影響或在減小的 膜厚度情況下軸承表面的生存能力。這通過這種膜的超級彈性和低摩 擦系數(shù)的結(jié)合作用而得以實現(xiàn)。超級彈性將允許涂層適應于凹入損傷 而不開裂或折疊(faking)，并且低的摩擦系數(shù)將降低局部牽引力和 附著剪應力，所述附著剪應力是微點蝕的主要原因。在污染物顆粒在滾動元件和滾道之間的區(qū)域中越過滾動 (over-rolling)期間，CNX的低摩擦系數(shù)將有益于軸承的壽命。事實 上，CNX的低摩擦系數(shù)與高彈性結(jié)合將減小外來顆粒壓入期間的應力 積累，導致較淺和較小的損傷壓痕。當施用類富勒烯涂層時，基本上使用等離子體輔助的分批真空(單 腔或多腔)工藝，并且提供沉積到基材(環(huán)和中間層)上的碳和氮的 離子、原子和分子的蒸氣。如果使用低的能量輸入基材則獲得低的沉 積溫度。在涂覆容器外部對有待用這些層覆蓋的軸承元件進行預清洗。 等離子清洗工藝可在涂覆容器內(nèi)部相繼進行。然后，在容器中施用類富勒烯碳氮化物的層4以及中間層5。根據(jù)表征技術(shù)和處理，在類富勒烯碳氮化物基體中這些涂層還可 以被描述為非晶態(tài)(例如通過XRD分析)或局部晶態(tài)(例如通過高 分辨電子顯微鏡)的。在每種情形中，在例如滑動接觸中實現(xiàn)了良好 的摩擦學行為。沉積溫度使得涂層不適用于溫度敏感材料例如標準軸 承鋼。這些材料理想地要求基材不達到高于160。C的溫度。高于該溫 度的溫度將導致基材載荷承受能力下降且更重要的是導致基材不可逆 的體積改變從而導致不可逆的尺寸改變，這會減小精度并改變滾動軸 承及其部件中的載荷分布。非晶態(tài)CNX涂層在附著性和內(nèi)聚力方面也受到限制，并因此當接 觸應力高(GPa范圍)以及當這些應力與滑移和滑動結(jié)合時，易于發(fā) 生早期涂層失效。已建立了低能量加工窗口 ，這允許將CNx應用到硬化的標準軸承 鋼(例如AISI 52100)從而可以在150。C的溫度下施用CNX。這些條 件使得涂層也具有顯著提高它們的載荷承受能力的類富勒烯結(jié)構(gòu)，從 而可以實現(xiàn)用于具有GPa范圍接觸應力的滾動軸承的應用。富勒烯結(jié)構(gòu)單元也可以交聯(lián)，這顯著提高它們對近表面剪應力的 抵抗性，所述近表面剪應力通常會導致面內(nèi)(涂層的內(nèi)聚力失效)。 這種特征偶爾是對已知的類金剛石涂層(DLC)和金屬混合DLC (Me-DLC)的限制。對于類富勒烯CNx的沉積條件，應注意的是，已確定了用于低溫 沉積具有交聯(lián)的類富勒烯CNx的離子流和射束能量條件。如上文所述，(磁控濺射)沉積工藝的其它特征是，可以增加金 屬中間層以改善與基材的界面處或附近的固有附著性并且這些層可以漸變?yōu)轭惛焕障〤Nx涂層，這不需要前體中間層用以將CNx結(jié)構(gòu)籽晶 引入(seed)涂層的上部。該保持架也可以由不同種類的材料組成。在一個實施方案中可以 使用輕質(zhì)金屬例如黃銅?？蛇x地，也可以使用塑性材料用于保持架， 如本領域中所已知的。附圖標記1 保持架2 基體3 槽口4 包含類富勒烯碳氮化物或由其組成的層5 中間層6 表面7 表面t 包含類富勒烯碳氮化物或由其組成的層的厚度 T 中間層的厚度
權(quán)利要求
1.用于滾柱軸承的保持架(1)，其包含具有多個槽口(3)的基體(2)，所述槽口用于容納滾柱軸承的滾子元件，其特征在于基體(2)的至少一部分表面涂覆有層(4)，所述層(4)包含類富勒烯碳氮化物(FL-CNx)或由其組成，其中在基體(2)的表面(6)與包含類富勒烯碳氮化物或者由其組成的層(4)之間設置鉻(Cr)或鋁(Al)或鉬(Mo)或鈦(Ti)或鎢(W)或類金剛石涂層(DLC)或混有金屬的類金剛石涂層(Me-DLC)的中間層(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的保持架，其特征在于形成槽口 (3)的基體 (2)的表面(6)完全涂覆有層(4)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的保持架，其特征在于基體(2)由金屬 組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的保持架，其特征在于所述金屬是黃銅、鋁或鎂。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的保持架，其特征在于基體(2)由塑性 材料組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5之一的保持架，其特征在于包含類富勒烯 碳氮化物或由其組成的層(4)的厚度(t)為0.1-lOpin。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的保持架，其特征在于層(4)的厚度(t)為 0.1 — lpm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-7之一的保持架，其特征在于中間層(5)的 厚度(T)為lnm-5jim。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的保持架，其特征在于中間層(5)的厚度(T) 為25nm - 5,。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l-9之一的保持架，其特征在于通過磁控濺射 將包含類富勒烯碳氮化物或由其組成的層(4)沉積在基體(2)上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l-9之一的保持架，其特征在于通過物理氣相 沉積(PVD)將包含類富勒烯碳氮化物或由其組成的層(4)沉積在基體(2)上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l-9之一的保持架，其特征在于通過化學氣相 沉積(CVD)將包含類富勒烯碳氮化物或由其組成的層(4)沉積在 基體(2)上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11和12的保持架，其特征在于通過物理氣相 沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)的組合將包含類富勒烯碳氮化 物或由其組成的層(4)沉積在基體(2)上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-13之一的保持架，其特征在于在沉積包含 類富勒烯碳氮化物或由其組成的層(4)期間，基體(2)的溫度保持 低于180'C，優(yōu)選低于150'C。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-14之一的保持架，其特征在于在類富勒烯碳 氮化物中摻雜和/或合金化氮(N)以外的元素。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的保持架，其特征在于類富勒烯碳氮化物中 的摻雜和/或合金化的元素是磷(P)、疏(S)和/或硼(B)。
17. 用于制造根據(jù)權(quán)利要求1-16之一的保持架(1)的方法，其 特征在于通過磁控濺射在基體(2 )上沉積包含類富勒烯碳氮化物(FL-CNx) 或由其組成的層(4)和/或中間層(5)。
18. 用于制造根據(jù)權(quán)利要求1-16之一的保持架(1)的方法，其 特征在于通過物理氣相沉積(PVD )在基體(2 )上沉積包含類富勒烯碳氮 化物(FL-CNx)或由其組成的層(4)和/或中間層(5)。
19. 用于制造根據(jù)權(quán)利要求1-16之一的保持架(1)的方法，其 特征在于通過化學氣相沉積(CVD)在基體(2)上沉積包含類富勒烯碳 氮化物(FL-CNx)或由其組成的層(4)和/或中間層(5)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18和19的方法，其特征在于 通過物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)的組合在基體(2)上沉積包含類富勒烯碳氮化物或由其組成的層U)和/或中間層(5)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17-20之一的方法，其特征在于在沉積由類富 勒烯碳氮化物組成的層(4)和/或中間層(5)期間，基體(2)的溫 度保持低于18(TC，優(yōu)選低于150。C。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于滾柱軸承的保持架(1)，其包含具有多個槽口(3)的基體(2)，所述槽口用于容納滾柱軸承的滾子元件。為了改善保持架在其使用期間的性能，本發(fā)明的特征在于基體(2)的至少一部分表面涂覆有層(4)，所述層(4)包含類富勒烯碳氮化物(FL-CNx)或由其組成，并且其中在基體(2)的表面(6)與包含類富勒烯碳氮化物或者由其組成的層(4)之間設置有鉻(Cr)或鋁(Al)或鉬(Mo)或鈦(Ti)或鎢(W)或類金剛石涂層(DLC)或混有金屬的類金剛石涂層(Me-DLC)的中間層(5)。
文檔編號F16C33/38GK101238299SQ200680028260
公開日2008年8月6日 申請日期2006年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月1日
發(fā)明者L·赫特曼, S·霍頓 申請人:Skf股份公司