专利名称：钢基复合表面陶瓷滚动体轴承的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种钢基复合表面陶瓷滚动体轴承。
市售的滚动轴承，主要分为两大类一类为普通轴承，除保持架外，其余零件是轴承钢制造的；一类为陶瓷轴承，其中部分零件是由工业烧结陶瓷制造的。目前生产的陶瓷轴承是为适应高温和高速度条件的需要，如专利号为93201850.5的“表面特殊处理的陶瓷轴承”，其基体为氮化硅、氧化锆或氧化铝等工程陶瓷材料烧结体。但这种陶瓷轴承仍存在下列不足1.生产工艺复杂，设备技术要求高。如氮化硅陶瓷球，毛坯是在数十～二千大气压下，经1700～2100℃高温条件下热压烧结成型，用金刚石砂轮磨削，再经金刚石砂研磨而成。磨、研加工周期长，周期长达15～28天；2.由于生产成本高，陶瓷轴承十分昂贵，售价通常为同类普通轴承的10倍，为一般用户所不能接受；3.易脆，承受冲击负荷的能力较低，通常烧结氮化硅陶瓷球的压碎负荷只有标准轴承钢球的1/3左右；4.应用范围小，根据其性能，只能在一些有针对性的场合使用。
鉴于以上原因，本实用新型的目的是为了提供一种生产成本低、表面硬度高、摩擦系数低、耐腐蚀、韧性好的钢基复合表面陶瓷滚动体轴承。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型钢基复合表面陶瓷滚动体轴承，包括内圈，外圈，置于内外圈间的滚动体，其特征是滚动体中有钢基体，包复于钢基体外的表面陶瓷层(参见
图1～图3)，陶瓷层可采用两种或两种以上成份(如氮化铬和铬，或氮化钛、钛、氮化二钛)组成的功能型复合材料制成。
上述的滚动体中的钢基体和表面陶瓷层间有过渡层(参见
图1)，接合力强，可使滚动体和陶瓷层紧密地结合为一体。
上述的滚动体中的表面陶瓷层上有固体润滑层(参见图2)，适宜特殊工况(如高温，真空)条件下。
上述的滚动体的形状为球形(参见
图1)，也可为柱形或锥形或其它形状。
上述轴承的内圈和外圈间有保持架(参见图3)。
上述的滚动体中有尺寸相同的滚动体(11)和轴承钢滚动体(12)，滚动体(11)中有钢基体和包复于钢基体上的表面陶瓷层，滚动体(11)和轴承钢滚动体(12)的数量相等，相间排列于内、外圈滚道中(参见图4)，为无保持架的钢基复合表面陶瓷滚动体轴承。
本实用新型中滚动体的表面陶瓷层是一种不受经典热力学定律和吉布斯相律制约的人工凝聚体，非常致密，几乎是无孔的，有很高的内聚力。本实用新型既具有钢的韧性又具有陶瓷的硬性，与已有的轴承相比，本实用新型具有如下优点1、表面硬度高，可达HV1700～3000，而烧结氮化硅为HV1400～2000；2、摩擦系数低，耐磨损，耐腐蚀，表面陶瓷材料与轴承钢之间的滑动摩擦系数只有轴承钢之间的2/3～1/2；3、表面陶瓷层与基体轴承钢间的接合强度为10～300kgf/mm2；4、韧性好，抗冲击负荷能力强，表面陶瓷球的压碎负荷与标准轴承钢球相同，而已有的烧结氮化硅陶瓷球只有标准轴承钢球的1/3左右；
5、生产效率高，以φ5.5mm的表面陶瓷球为例，单台设备的生产能力为3～6万粒/日产；而现有烧结氮化硅陶瓷球只有几百～几千粒；6、生产成本低，以φ5.5mm球为例，表面陶瓷加工成本为0.03～0.05元/粒，而已有的烧结氮化硅陶瓷球，φ5.5mm售价高达50元/粒左右；7、适用范围广，适用于各种类型的滚动支承元器件，适用于除特高速条件以外的各种类型的轴承，特别是特殊工况条件下使用的轴承。
以下结合附图详细说明本实用新型的实施例
图1为滚动体的结构示意图图2为有固体润滑层的滚动体结构示意图。
图3为有保持架的钢基复合表面陶瓷滚动体轴承结构示意图。
图4为无保持架的钢基复合表面陶瓷滚动体轴承结构示意图。
图5为图4滚动体相互位置关系示意图。
实施例1
图1～图3给出了本实用新型具有保持架的钢基复合陶瓷滚动体轴承实施例1图。
参见
图1，在成品轴承钢制基体1表面，采用物理气相沉积技术，首先沉积厚度＜0.01μm的由轴承钢材料和表面陶瓷材料原子或分子组成的混合渐变过渡层2，并继续沉积厚度为0.1～3μm的表面陶瓷层3，如果为了适应特殊工况条件的要求，还可再沉积0.1～0.5μm厚度的软金属等固体润滑材料组成的固体润滑层4(参见图2)，滚动体的形状为球形(也可为柱形或锥形或其它形状)。
图3给出了有保持架的钢基复合表面陶瓷滚动体轴承的结构示意图。参见图3，在轴承钢制外圈5、内圈6和保持架7间有结构与
图1或图2所示滚动体相同的表面陶瓷滚动体8。如果内圈6固定，外圈5沿顺时针方向发生转动时，它将带动滚动体8沿内、外圈滚道顺时针向前滚动，同时推动保持架7作顺时针转动，滚动体8与内、外圈滚道面之间主要发生滚动摩擦，而滚动体8与保持架7之间发生滑动摩擦。由于采用了复合结构的表面陶瓷滚动体，从而使滚动轴承的摩擦磨损发生在陶资材料与轴承钢及其它保持架材料之间进行，实现了低摩擦，低磨损。
实施例2图4、图5给出了本实用新型实施例2的无保持架钢基复合表面陶瓷滚动体轴承结构示意图。位于轴承钢制外圈9、内圈10的滚道中有数个结构与实施例1中的滚动体相同的表面陶瓷滚动体11和数个普通轴承钢滚动体12相间排列。表面陶瓷滚动体11和轴承钢滚动体12的数量相等，尺寸相同，两种滚动体的总和为双数。如果内圈10固定，外圈9沿顺时针方向转动时，它带动表面陶瓷滚动体11沿顺时针方向转动，滚动体11与内、外圈滚道之间主要发生滚动摩擦，而轴承钢滚动体12和表面陶瓷滚动体11之间将发生很大的滑动摩擦。由于表面陶瓷材料的优异的摩擦学性能，有效地降低了摩擦损耗，从而提高了此类轴承的高速性能和使用寿命。
轴承钢滚动体12也可采用实施例1中滚动体的结构形式，但此时滚动体12的表面陶瓷层的材料与滚动体11的表面陶瓷层的材料不一样。滚动体11的表面陶瓷层材料可采用氮化铬和铬组成的材料，滚动体12的表面陶瓷层材料可采用氮化钛、钛、氮化二钛组成的材料。
权利要求1.一种钢基复合表面陶瓷滚动体轴承，包括内圈、外圈、置于内外圈间的滚动体，其特征在于所述的滚动体中有钢基体，包复于钢基体上的表面陶瓷层。
2.如权利要求1所述的钢基复合表面陶瓷滚动体轴承，其特征在于所述的滚动体中的钢基体和表面陶瓷层间有过渡层。
3.如权利要求1所述的钢基复合表面陶瓷滚动体轴承，其特征在于滚动体中的表面陶瓷层上有固体润滑层。
4.如权利要求1所述的钢基复合表面陶瓷滚动体轴承，其特征在于所述的滚动体形状为球形。
5.如权利要求1所述的钢基复合表面陶瓷滚动体轴承，其特征在于所述的内圈，外圈间有保持架。
6.如权利要求1所述的钢基复合表面陶瓷滚动体轴承，其特征在于所述的滚动体中有包括尺寸相同的滚动体(11)和轴承钢滚动体(12)，滚动体(11)中有钢基体和包复于钢基体上的表面陶瓷层，滚动体(11)和轴承钢滚动体(12)的数量相等，相间排列于内外圈滚道中。
专利摘要本实用新型提供了一种钢基复合表面陶瓷滚动体轴承，包括内圈，外圈，置于内外圈间的滚动体，其特征是滚动体中有钢基体，包覆于钢基体上的表面陶瓷层。生产成本低，表面硬度高，摩擦系数低，韧性好，适用范围广。
文档编号F16C19/00GK2244644SQ95242440
公开日1997年1月8日 申请日期1995年11月17日 优先权日1995年11月17日
发明者韩安澍 申请人:韩安澍