一种数控机床金属轴承表面强化处理工艺制造技术

本发明专利技术提出了一种数控机床金属轴承表面强化处理工艺，步骤包括：表面清洗活化：将金属轴承置于磷酸缓冲溶液中，浸泡20‑30min，然后向其中加入清洗活化剂，超声处理5‑10min；氮碳共渗：将金属轴承置于氮化炉中，通入氨气，在565±2℃条件下处理2.2‑2.4h；复合金属喷涂：采用等离子束熔覆将复合金属粉末涂覆在金属轴承外层即可；本发明专利技术通过对金属轴承表层进行多次强化处理，具有优良的机械性能，强韧性、耐磨性具有显著的提升，且通过选取合适的原料配比，涂覆层与基体间以及涂覆层之间结合力强，磨损剥离率低，使用寿命延长了2倍以上。

Surface strengthening technology for metal bearing of CNC machine tool

The invention provides a surface strengthening treatment process for the metal bearing of a numerical control machine. The steps include: surface cleaning activation: the metal bearing is placed in a phosphate buffer solution, soaking 20 30min, then adding cleaning activator, ultrasonic treatment 5 10min; nitrocarburizing: placing metal bearing in a nitriding furnace and through ammonia Gas is treated with 2.2 2.4h under 565 + 2 centigrade; composite metal spraying: coating the composite metal powder on the outer layer of metal bearing by plasma beam cladding; the invention has excellent mechanical properties, strength, toughness and wear resistance by multiple strengthening of metal bearing surface. The suitable raw material ratio, the adhesion between the coating layer and the substrate and the coating layer is strong, the wear and peel rate is low, and the service life is prolonged by more than 2 times.

【技术实现步骤摘要】
一种数控机床金属轴承表面强化处理工艺
本专利技术涉及金属材料表面处理
，具体涉及一种数控机床金属轴承表面强化处理工艺。
技术介绍
轴承是当代机械设备中一种重要零部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。轴承在机械领域运用广泛，轴承制造常用的材料有软基体硬质点轴承合金以及硬基体软质点轴承合金。由于硬基体软质点轴承合金制造的轴承具有较强的承载能力，而被大量使用，但其内表面因与滚珠长时间的滚动摩擦而易造成疲劳失效，因此需要对轴承进行强化处理。目前，工程材料的主要失效形式是表面失效，包括磨损、腐蚀、表面损伤等，而一般疲劳断裂失效也是从表面开始。要使材料的里外都具有抵抗表面失效的能力，既给制造过程增加了技术难度，也不经济。在材料本体保持原有的性能下，通过表面处理来抵抗其失效，具有积极的经济意义。因此，为了提高轴承的性能和使用寿命，对其进行表面处理具有积极意义。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术提出了一种数控机床金属轴承表面强化处理工艺，通过对金属轴承表层进行多次强化处理，使其具有优良的机械性能，强韧性、耐磨性具有显著的提升，且通过选取合适的原料配比，涂覆层与基体间以及涂覆层之间结合力强，磨损剥离率低，使用寿命延长了2倍以上。为了实现上述的目的，本专利技术采用以下的技术方案：一种数控机床金属轴承表面强化处理工艺，步骤如下：1)表面清洗活化：将金属轴承置于磷酸缓冲溶液中，浸泡20-30min，然后向其中加入清洗活化剂，超声处理5-10min；2)氮碳共渗：将金属轴承置于氮化炉中，通入氨气，在565±2℃条件下处理2.2-2.4h；3)复合金属喷涂：采用等离子束熔覆将复合金属粉末涂覆在金属轴承外层即可。优选的，所述磷酸缓冲溶液由0.2M磷酸二氢钠和0.2M磷酸氢二钠组成，其中磷酸二氢钠体积百分数为92-94％，磷酸氢二钠体积百分数为6-8％。优选的，所述清洗活化剂包括以下质量百分比组分：烷醇酰胺5-20％、8-羟基喹啉铝3-12％、水性气相白炭黑4-8％、对甲苯磺酸5-15％、乙醇水溶液余量。优选的，所述清洗活化剂添加量为磷酸缓冲溶液的40-60％，乙醇水溶液中乙醇体积百分数为60-80％。优选的，超声处理频率为45KHz，时间为8-15min。优选的，氮碳共渗中炉内压为550-600Pa，供氨量为2.5-3m3/h，渗层厚度为0.38-0.5mm。优选的，所述复合金属粉末包括氮化锆粉、氮化硼粉、氮化铈粉和镍粉。优选的，所述复合金属粉还包括硅微粉。优选的，所述复合金属粉末中各组分质量百分含量为：氮化锆粉5-20％、氮化硼粉5-20％、氮化铈粉5-10％、硅微粉0-20％和镍粉余量。由于采用上述的技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对金属轴承表层进行多次强化处理，使其具有优良的机械性能，强韧性、耐磨性具有显著的提升，且通过选取合适的原料配比，涂覆层与基体间以及涂覆层之间结合力强，磨损剥离率低，使用寿命延长了2倍以上。先将金属轴承表面进行清洗，去除表面油污及杂质，同时添加的清洗活化剂在超声条件下有效提高了金属轴承表面的活化可接触面积，降低了随后氮碳共渗的渗入难度，在2.2-2.4h内即可实现0.38-0.5mm的渗层厚度，层间结合性强，渗入速率快，组织结构均匀稳定性强。另外，超声空化除了影响组分分子内部能量携带外，其对气相白炭黑的悬浮体系具有优异的混合碰撞性，加快原料间混合反应，而且有利于金属表面的元素基团二次键合。本专利技术处理工艺后得到的金属轴承表面硬度大于2700HV，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(相较于未经处理的金属轴承)。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种数控机床金属轴承表面强化处理工艺，步骤如下：1)表面清洗活化：将金属轴承置于磷酸缓冲溶液中，浸泡20-30min，磷酸缓冲溶液由0.2M磷酸二氢钠和0.2M磷酸氢二钠组成，其中磷酸二氢钠体积百分数为92％，磷酸氢二钠体积百分数为8％，然后向其中加入清洗活化剂，清洗活化剂包括以下质量百分比组分：烷醇酰胺5％、8-羟基喹啉铝6％、水性气相白炭黑6％、对甲苯磺酸5％、乙醇水溶液余量，清洗活化剂添加量为磷酸缓冲溶液的40％，乙醇水溶液中乙醇体积百分数为70％，再超声处理5-10min，超声处理频率为45KHz，时间为8-15min；2)氮碳共渗：将金属轴承置于氮化炉中，通入氨气，在565±2℃条件下处理2.2h，炉内压为550Pa，供氨量为2.5m3/h，渗层厚度为0.38-0.5mm；3)复合金属喷涂：采用等离子束熔覆将复合金属粉末涂覆在金属轴承外层即可，所述复合金属粉末包括氮化锆粉、氮化硼粉、氮化铈粉、镍粉和硅微粉，复合金属粉末中各组分质量百分含量为：氮化锆粉5％、氮化硼粉10％、氮化铈粉5％、硅微粉10％和镍粉余量。实施例2：一种数控机床金属轴承表面强化处理工艺，步骤如下：1)表面清洗活化：将金属轴承置于磷酸缓冲溶液中，浸泡20-30min，磷酸缓冲溶液由0.2M磷酸二氢钠和0.2M磷酸氢二钠组成，其中磷酸二氢钠体积百分数为94％，磷酸氢二钠体积百分数为6％，然后向其中加入清洗活化剂，清洗活化剂包括以下质量百分比组分：烷醇酰胺15％、8-羟基喹啉铝8％、水性气相白炭黑5％、对甲苯磺酸10％、乙醇水溶液余量，清洗活化剂添加量为磷酸缓冲溶液的60％，乙醇水溶液中乙醇体积百分数为75％，再超声处理5-10min，超声处理频率为45KHz，时间为8-15min；2)氮碳共渗：将金属轴承置于氮化炉中，通入氨气，在565±2℃条件下处理2.4h，炉内压为580Pa，供氨量为3m3/h，渗层厚度为0.38-0.5mm；3)复合金属喷涂：采用等离子束熔覆将复合金属粉末涂覆在金属轴承外层即可，所述复合金属粉末包括氮化锆粉、氮化硼粉、氮化铈粉、镍粉和硅微粉，复合金属粉末中各组分质量百分含量为：氮化锆粉15％、氮化硼粉15％、氮化铈粉10％、硅微粉15％和镍粉余量。实施例3：一种数控机床金属轴承表面强化处理工艺，步骤如下：1)表面清洗活化：将金属轴承置于磷酸缓冲溶液中，浸泡20-30min，磷酸缓冲溶液由0.2M磷酸二氢钠和0.2M磷酸氢二钠组成，其中磷酸二氢钠体积百分数为93％，磷酸氢二钠体积百分数为7％，然后向其中加入清洗活化剂，清洗活化剂包括以下质量百分比组分：烷醇酰胺20％、8-羟基喹啉铝10％、水性气相白炭黑4％、对甲苯磺酸15％、乙醇水溶液余量，清洗活化剂添加量为磷酸缓冲溶液的50％，乙醇水溶液中乙醇体积百分数为60％，再超声处理5-10min，超声处理频率为45KHz，时间为8-15min；2)氮碳共渗：将金属轴承置于氮化炉中，通入氨气，在565±2℃条件下处理2.3h，炉内压为600Pa，供氨量为2.7m3/h，渗层厚度为0.38-0.5mm；3)复合金属喷涂：采用等离子束熔覆将复合金属粉末涂覆在金属轴承外层即可，所述复合金属粉末包括氮化锆粉、氮化硼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数控机床金属轴承表面强化处理工艺，其特征在于，步骤如下：1)表面清洗活化：将金属轴承置于磷酸缓冲溶液中，浸泡20‑30min，然后向其中加入清洗活化剂，超声处理5‑10min；2)氮碳共渗：将金属轴承置于氮化炉中，通入氨气，在565±2℃条件下处理2.2‑2.4h；3)复合金属喷涂：采用等离子束熔覆将复合金属粉末涂覆在金属轴承外层即可。

【技术特征摘要】
1.一种数控机床金属轴承表面强化处理工艺，其特征在于，步骤如下：1)表面清洗活化：将金属轴承置于磷酸缓冲溶液中，浸泡20-30min，然后向其中加入清洗活化剂，超声处理5-10min；2)氮碳共渗：将金属轴承置于氮化炉中，通入氨气，在565±2℃条件下处理2.2-2.4h；3)复合金属喷涂：采用等离子束熔覆将复合金属粉末涂覆在金属轴承外层即可。2.根据权利要求1所述的数控机床金属轴承表面强化处理工艺，其特征在于：所述磷酸缓冲溶液由0.2M磷酸二氢钠和0.2M磷酸氢二钠组成，其中磷酸二氢钠体积百分数为92-94％，磷酸氢二钠体积百分数为6-8％。3.根据权利要求1所述的数控机床金属轴承表面强化处理工艺，其特征在于，所述清洗活化剂包括以下质量百分比组分：烷醇酰胺5-20％、8-羟基喹啉铝3-12％、水性气相白炭黑4-8％、对甲苯磺酸5-15％、乙醇水溶液余量。4.根据权利要求3所述的数控机床金属轴承表面强化处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢舒雅，
申请(专利权)人：马鞍山市新桥工业设计有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34