一种无磁聚晶金刚石轴承及其制备方法与流程

本发明涉及金刚石轴承制备，尤其涉及一种无磁聚晶金刚石轴承及其制备方法。

背景技术：

1、在机械组装件中，轴承的使用提供了轴向部件的旋转，是动力传递的关键总承，机械传动中的径向轴承要求轴承材料的表面具有高硬度、高耐磨性以及低摩擦系数，同时要求轴承材料基体为调质后的合金钢以保证轴承组件的具有较高的强度和韧性，目前，通用的轴承材料主要为铬轴承钢cr15simn，渗碳轴承钢20cr2mn2mo，高温轴承钢cr15mo4以及以碳化钨为硬面材料的碳化钨轴承；

2、金刚石是一种理想的轴承材料，其具有极高的硬度、极低的摩擦系数以及极高的导热率，近年来，人造聚晶金刚石快速发展，金刚石复合片(pdc)得到了广泛的应用，pdc是利用高温、高压并在催化剂下将微米金刚石粉压制成型，高温高压烧结后的聚晶金刚石具有很强的金刚石碳-碳键组合，压制后的pdc经过线切割、磨削和抛光最终成型，pdc片一般由两部分组成，上表面为厚度1～2mm的金刚石层，基座为硬质合金，为了减少界面制备过程中产生的应力并增加结合强度，通常会在金刚石以及硬质合金基座之间设计添加过渡层，pdc片这种复合体将工作面的聚晶金刚石与具有一定强度和韧性的硬质合金基座形成一体，由于金刚石和大多数金属不润湿，pdc复合片的硬质合金基座提供了与整体工件其他部位连接的可能。

3、经检索，中国专利号cn109930048b公开了一种包镶聚晶金刚石材料及其制备方法、轴承及其制备方法，虽然利用了包镶聚晶金刚石材料的包镶特点解决了聚晶金刚石难以和其他金属材料或者碳化物基体等结合的缺点，同时包镶聚晶金刚石材中的复合层具有良好的耐磨性和韧性，使包镶聚晶金刚石材料在制备轴承中具有良好的应用前景，但是其在特种作业环境下的耐磨性、稳定性和使用寿命均有待提高，无法保证特种作业的安全、准确和高效。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种无磁聚晶金刚石轴承及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种无磁聚晶金刚石轴承，包括转子，所述转子的外表面滑动套接有定子，所述定子与转子的接触面上均固接有聚晶金刚石镀层。

4、一种无磁聚晶金刚石轴承的制备方法，该无磁聚晶金刚石轴承的制备方法具体步骤如下：

5、步骤一：制备基体：称取硅粉、锰粉、铬粉、钼粉、镍粉、铁粉、碳化钨、二硫化钼、碳化铬和聚晶金刚石粉，将硅粉、锰粉、铬粉、钼粉、镍粉和铁粉混合均匀，形成金属粉，再将碳化钨、二硫化钼、碳化铬和金属粉投入球磨机中研磨，形成轴承原料，再将聚晶金刚石粉涂敷于转子模具和定子模具中，并将轴承原料放入转子模具和定子模具中，再压模成型形成转子和定子粗坯，此时转子粗坯的外表面和定子粗坯的内表面均包覆有聚晶金刚石，最后将转子和定子粗坯放入烧结炉中，在氩气或氮气保护下热压烧结成型，常温下冷却完成后，即得转子和定子基体；

6、步骤二：预处理：先对转子基体和定子基体进行去毛刺和磨削处理，再对转子外表面和定子内表面进行去钴、脱碳和还原处理，形成预处理转子和预处理定子；

7、步骤三：镀层：采用cvd涂层工艺，并在反应气体中添加聚晶金刚石粘接剂，于预处理转子的外表面和预处理定子的内表面沉积聚晶金刚石，使得预处理转子的外表面和预处理定子的内表面形成聚晶金刚石镀层；

8、步骤四：后处理：质检聚晶金刚石镀层，并组装转子和定子。

9、进一步地，步骤一中所述压模成型的压力为1500～1600kg/cm2，压模时间为2.5～3.5h。

10、进一步地，步骤一中所述热压烧结的压力为5～50mpa，时间为0.5～2min，温度为800～1300℃。

11、进一步地，步骤二中所述去钴的具体操作为：

12、a、用10％稀盐酸浸泡转子和定子；

13、b、采用腐蚀促进剂去除转子外表面和定子内表面的钴。

14、进一步地，步骤二中所述脱碳操作为：采用微波cvd设备对转子外表面和定子内表面进行ar-h2等离子刻蚀脱碳，刻蚀时间为10～20min，该ar/h2＝1:1。

15、进一步地，步骤三中所述聚晶金刚石粘接剂为铁镍合金、硅或碳酸盐。

16、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

17、1、本发明所制得的轴承具有较为优异的耐磨性能，使得轴承的寿命大大提高，且轴承的稳定性更高，同时本发明所制得的轴承的聚晶金刚石镀层的剥离强度更高，使得聚晶金刚石镀层更加不易脱落，更耐冲击，进一步提高了轴承的使用寿命，也保证了轴承的精度和使用效果。

技术特征：

1.一种无磁聚晶金刚石轴承，其特征在于，包括转子(1)，所述转子(1)的外表面滑动套接有定子(2)，所述定子(2)与转子(1)的接触面上均固接有聚晶金刚石镀层(3)。

2.一种无磁聚晶金刚石轴承的制备方法，其特征在于，该无磁聚晶金刚石轴承的制备方法具体步骤如下：

3.根据权利要求2所述的一种无磁聚晶金刚石轴承的制备方法，其特征在于，步骤一中所述压模成型的压力为1500～1600kg/cm2，压模时间为2.5～3.5h。

4.根据权利要求2所述的一种无磁聚晶金刚石轴承的制备方法，其特征在于，步骤一中所述热压烧结的压力为5～50mpa，时间为0.5～2min，温度为800～1300℃。

5.根据权利要求2所述的一种无磁聚晶金刚石轴承的制备方法，其特征在于，步骤二中所述去钴的具体操作为：

6.根据权利要求2所述的一种无磁聚晶金刚石轴承的制备方法，其特征在于，步骤二中所述脱碳操作为：采用微波cvd设备对转子(1)外表面和定子(2)内表面进行ar-h2等离子刻蚀脱碳，刻蚀时间为10～20min，该ar/h2＝1:1。

7.根据权利要求2所述的一种无磁聚晶金刚石轴承的制备方法，其特征在于，步骤三中所述聚晶金刚石粘接剂为铁镍合金、硅或碳酸盐。

技术总结
本发明公开了一种无磁聚晶金刚石轴承及其制备方法，属于金刚石轴承制备技术领域，该无磁聚晶金刚石轴承的制备方法具体步骤如下：步骤一：制备基体：称取硅粉、锰粉、铬粉、钼粉、镍粉、铁粉、碳化钨、二硫化钼、碳化铬和聚晶金刚石粉，将硅粉、锰粉、铬粉、钼粉、镍粉和铁粉混合均匀，形成金属粉，再将碳化钨、二硫化钼、碳化铬和金属粉投入球磨机中研磨，形成轴承原料，本发明具有较为优异的耐磨性能，使得轴承的寿命大大提高，且轴承的稳定性更高，同时本发明所制得的轴承的聚晶金刚石镀层的剥离强度更高，使得聚晶金刚石镀层更加不易脱落，更耐冲击，进一步提高了轴承的使用寿命，也保证了轴承的精度和使用效果。

技术研发人员：杨安均,何元琼
受保护的技术使用者：四川雄琛科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1