一種磁性涂層的織構(gòu)耐磨軸頸及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軸頸減摩耐磨技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁性涂層的織構(gòu)耐磨軸頸及其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]材料摩擦磨損是零部件損壞的最重要原因之一，全球每年消耗大約50億美金用來(lái)解決磨損引起的破壞。為了降低摩擦磨損的破壞，摩擦磨損研究及工作人員研究出了各種各樣的減摩耐磨方法。
[0003]常用的有減摩涂層降低摩擦系數(shù)，硬質(zhì)涂層提高耐磨能力的方法；以及綜合減摩耐磨的復(fù)合涂層技術(shù)，激光織構(gòu)近年來(lái)成為降低摩擦磨損的主要技術(shù)方法之一。
[0004]干摩擦條件下，表面織構(gòu)化是一種有效的機(jī)械零件減摩方法，摩擦表面上分布的微孔可以存儲(chǔ)潤(rùn)滑劑，制備技術(shù)包括激光打孔、腐蝕制孔、電火花加工、制備技術(shù)包括激光打孔、腐蝕制孔、電火花加工、電解加工、微機(jī)械加工等。電解加工微孔是一種低成本、高效率的加工技術(shù)，其分為無(wú)面罩及面罩電解加工織構(gòu)化微孔。面罩電解加工微孔在工件上貼一層帶洞的絕緣膠帶。
[0005]織構(gòu)具有較好的減摩耐磨性能，織構(gòu)的凹坑具有收集磨肩的功能，特別是在水平面的摩擦副中，凹坑收集磨肩，避免磨肩作為磨粒磨損在摩擦副對(duì)磨過(guò)程中劃傷表面。但是在軸型的摩擦副中，由于轉(zhuǎn)動(dòng)到面朝下的時(shí)候，凹坑中的磨肩會(huì)掉出，卷到摩擦面上，形成磨粒磨損，加劇軸累零部件摩擦面的損壞。
[0006]脈沖激光是表面織構(gòu)制備技術(shù)中比較通用的一種手段。大約20多年前，德國(guó)已經(jīng)大量研究激光表面織構(gòu)，但大部分研究成果都是刊登在德語(yǔ)期刊上，基本都沒(méi)有被英文期刊引用。當(dāng)時(shí)，部分德國(guó)學(xué)者對(duì)激光表面織構(gòu)的效果持否定態(tài)度，使得激光表面織構(gòu)研究的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)低谷。只有少數(shù)如自紐倫堡大學(xué)的Geiger研究組發(fā)表帶有隔板的激光織構(gòu)技術(shù)相關(guān)的英文文獻(xiàn)，這是一種用激光束照射到隔板然后透射到工件表面的織構(gòu)方法，隔板通常是招板，這個(gè)技術(shù)大幅度提尚冷鍛造刀具壽命，提尚幅度尚達(dá)169%。關(guān)于硬質(zhì)涂層與激光表面織構(gòu)復(fù)合處理順序的研究，認(rèn)為涂層硬化處理之后再激光表面織構(gòu)更利于提高摩擦學(xué)性能。隨著激光織構(gòu)的發(fā)展，其在機(jī)械密封和內(nèi)燃機(jī)缸套上的應(yīng)用，同時(shí)還介紹了制備表面織構(gòu)的激光器，主要有二氧化碳和Nd:YAG激光器。
[0007]目前激光表面織構(gòu)的研究主要包括:摩擦學(xué)、織構(gòu)尺寸的優(yōu)化方法。在干潤(rùn)滑或貧油滑動(dòng)摩擦的情況下，認(rèn)為織構(gòu)凹坑起到收集微磨損磨肩或存貯潤(rùn)滑油的作用，是表面織構(gòu)改善摩擦學(xué)性能主要原因之一。
[0008]激光織構(gòu)的微孔收集摩擦磨肩降低磨粒磨損對(duì)摩擦面的破壞，其在平面摩擦副中的作用顯著，但是在軸裝摩擦副上，由于摩擦副的摩擦面不斷變化位置，但織構(gòu)微孔朝下的時(shí)候，磨肩從微孔中逃離到摩擦面上，變成磨粒磨損，破壞摩擦面，降低零件的耐磨性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提供一種磁性涂層的織構(gòu)耐磨軸頸及其加工方法，目的是避免磨肩在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中掉出來(lái)，劃傷軸頸。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0011]—種磁性涂層的織構(gòu)耐磨軸頸，包括軸頸基體，軸頸基體的外表面設(shè)有硬質(zhì)耐磨層，所述軸頸基體和硬質(zhì)耐磨層之間設(shè)有合金過(guò)渡層，所述合金過(guò)渡層為磁性合金層，所述硬質(zhì)耐磨層的表面設(shè)有磁性合金層的吸附通道。
[0012]所述磁性合金層為鈷基磁性合金層。滿足較好的吸附磁性的同時(shí)，提高了耐磨的性能。
[0013]所述磁性過(guò)渡層的厚度為40-60 μ m。較優(yōu)選的，磁性過(guò)渡層的厚度為50 μ m。此厚度的過(guò)渡層涂層，綜合考慮整體性能以及原料成本問(wèn)題，同時(shí)兼顧了耐磨特性和吸附性能。
[0014]所述硬質(zhì)耐磨層為硬質(zhì)鉻或硬質(zhì)鎳基碳化鎢層。
[0015]所述硬質(zhì)耐磨層的厚度為1mm，且硬度為900hv。采用較薄的厚度即可達(dá)到較高的硬度需求，并且此厚度能夠很好的適應(yīng)軸頸的需求，過(guò)薄達(dá)不到硬度需求，過(guò)厚對(duì)軸頸和轉(zhuǎn)軸整體的工作運(yùn)行有一定的不利影響。
[0016]所述吸附通道包括多個(gè)微孔，微孔為直徑尺寸在150至280 μ m之間、間距在260至450 μπι之間的圓形凹坑，微孔深度大于等于硬質(zhì)耐磨層的厚度。以將磁性鍍層裸露出來(lái)，起到吸附磨肩，避免在微孔開(kāi)口朝下時(shí)磨肩從微孔中掉出的目的；并且微孔的直徑尺寸160-230 μπκ微孔間距在350 μπι時(shí)，達(dá)到的吸附效果最好，微孔開(kāi)口朝下時(shí)磨肩幾乎很難從微孔中掉出，更好的提高了減磨耐磨的效果。
[0017]所述磁性涂層的織構(gòu)耐磨軸頸加工方法，包括如下步驟:
[0018]步驟一，將準(zhǔn)備好的扎輥除油脂，扎輥的軸頸采用電沉積的制備工藝方法制備磁性合金層；
[0019]步驟二，對(duì)制備磁性合金層后的乳輥清洗、表面封閉處理后噴涂硬質(zhì)耐磨層；
[0020]步驟三，對(duì)噴涂硬質(zhì)耐磨層后的軸頸采用脈沖激光制備織構(gòu)化吸附通道。
[0021]所述磁性合金為鈷基磁性合金層，鈷基磁性合金層的制備工藝為:在鍍槽中加入化學(xué)鍍鈷基磁性涂層溶液，其中硫酸鈷278g/L、氯化鈉17g/L、硼酸45g/L，將扎輥放置到鍍槽中，在溫度35±5°C、pH值為5、電流密度3.5A/dm2的條件下電鍍l_2h。
[0022]所述脈沖激光制備織構(gòu)化吸附通道的方法為將激光器固定不動(dòng)，軸頸以定速60轉(zhuǎn)/每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)并橫向進(jìn)給激光器處，以激光器工藝參數(shù)為50Hz的脈沖頻率，11個(gè)脈沖，350ns的脈沖寬度，采用激光光斑對(duì)軸頸的加工使得軸頸表面獲得均勻分布的圓形凹坑織構(gòu)。采用脈沖轟擊，隨著脈沖數(shù)的增加，微孔深度和直徑增大，11個(gè)脈沖可以保證獲得150至280 μπι直徑的微孔。
[0023]所述激光器為Nd: YAG激光器，其參數(shù)為:⑴晶體:Nd: YAG,消光比會(huì)32dB ;⑵激光波長(zhǎng):1064nm ; (3)激光脈沖頻率:1?10Hz ; (4)激光脈沖寬度:1?500ns ; (5)激光輸出最大單脈沖能量:50J。
[0024]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明使得軸頸的織構(gòu)在使用過(guò)程中，微孔有效的收集并避免磨肩逃離的效果，能夠避免磨肩在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中掉出來(lái)，劃傷軸頸，從而降低軸頸的磨肩磨損。進(jìn)而提高了軸頸及乳輥整體的耐磨性能，提高了使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0025]本說(shuō)明書(shū)包括以下附圖，所示內(nèi)容分別是:
[0026]圖1是本發(fā)明鈷基磁性合金層的XRD能譜圖；
[0027]圖2是本發(fā)明磁性涂層的織構(gòu)耐磨軸頸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中標(biāo)記為:
[0029]1、軸頸基體，2、微孔，3、軸。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，目的是幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解，并有助于其實(shí)施。
[0031]實(shí)施例1
[0032]如