液态金属轴承制造技术

本发明专利技术涉及医疗器械技术领域，公开了一种液态金属轴承，包含：上轴套、下轴套，以及芯轴，其中，在所述芯轴的内表面、上轴套与芯轴的水平接触面，以及下轴套与芯轴的水平接触面上制备有碳化钛硅涂层。本发明专利技术的液态金属轴承能够有效减小或避免轴承磨损、延长轴承使用寿命，提高基体材料的力学性能，并且避免基体材料受到腐蚀。

【技术实现步骤摘要】
液态金属轴承
本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及X射线球管

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。X球管的旋转阳极轴承通常采用液态金属轴承。液态金属轴承是一种流体动压滑动轴承，液态金属填充在阳极轴承的芯轴与轴套间隙中，具有导电、润滑作用。目前，为解决液态金属轴承在真空高压环境下使用存在的磨损问题、腐蚀问题以及液态金属泄漏问题，大多数厂商采用在轴承表面制备陶瓷涂层的方法。然而，这种方式存在一些问题，具体地说，上述陶瓷涂层均不具备自润滑性。考虑到液态金属轴承在启动和停止时，由于液态金属无法产生足够的支撑力来分开芯轴和轴套，芯轴和轴套之间会出现干磨擦，不仅会导致液态金属轴承磨损，影响轴承使用寿命，而且若液态金属活性较高，在X射线管的高温环境下会与基体材料发生反应，生成硬脆的金属间化合物，降低基体材料的力学性能。另外，目前已有的陶瓷涂层脆性相对较高，在循环和冲击载荷作用下易开裂剥落，将导致液态金属从裂缝或剥落处腐蚀轴承基体材料，等等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种液态金属轴承及液态金属轴承的表面防护方法，能够有效减小或避免轴承磨损、延长轴承使用寿命，提高基体材料的力学性能，并且避免基体材料受到腐蚀。本申请公开了一种液态金属轴承，包含：上轴套、下轴套，以及芯轴，在所述芯轴的内表面、上轴套与芯轴的水平接触面，以及下轴套与芯轴的水平接触面上制备有碳化钛硅涂层，在一个优选例中，所述碳化钛硅涂层的厚度≤50μm。在一个优选例中，所述碳化钛硅涂层是通过化学气相沉积的方法制备的。在一个优选例中，所述芯轴包含一径向凸起部，用于轴向地限制所述上轴套和下轴套的运动或平移。在一个优选例中，所述芯轴的内表面、上轴套与芯轴的水平接触面，以及下轴套与芯轴的水平接触面由液态金属包裹。在一个优选例中，所述液态金属为镓基液态金属。在一个优选例中，所述下轴套的内表面、上轴套与下轴套的接触面制备有碳化钛硅涂层。在一个优选例中，所述碳化钛硅涂层的厚度≤50μm。在一个优选例中，所述碳化钛硅涂层是通过化学气相沉积的方法制备的。在一个优选例中，所述碳化钛硅涂层用于防止液态金属从所述液态金属轴承的缝隙处泄漏。本专利技术的液态金属轴承提采用碳化钛硅导电陶瓷来替代目前已有的陶瓷涂层(TiN，TiO2，CrN，Cr2O3等材料)，使芯轴、轴套等与液态金属的接触面有较高的屈服强度，高熔点，高热稳定性和高温强度以及良好的抗氧化、抗热震性能和耐腐蚀性能；并且，碳化钛硅陶瓷在常温下具有较高的热导率和电导率，可以像金属一样用高速钢刀具进行机械加工，高温下具有很好的塑性；并且，碳化钛硅陶瓷涂层可以在不损失液态金属轴承导电性的前提下，提升液态金属轴承的抗摩擦磨损性能；并且，更适用于循环和冲击载荷作用下的工况条件。并且，由于液态金属在该导电陶瓷涂层上不润湿，与液态金属接触面上的碳化钛硅涂层能有效防止液态金属从缝隙处泄漏。本专利技术的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本专利技术所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，上述
技术实现思路
中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。附图说明图1是根据本专利技术的第一实施方式的液态金属轴承的结构示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：101：上轴套102：下轴套103：芯轴104：芯轴表面105：上轴套101与芯轴103的水平接触面106：下轴套102与芯轴103的水平接触面107：下轴套内表面108：接触面具体实施方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。本专利技术的专利技术人经过广泛而深入的研究，若液态金属的填充密封性差，或涂层磨损破裂，会使得液态金属泄露，从而对轴承基体材料产生腐蚀作用。液态金属轴承一旦发生磨损过大、或腐蚀严重、或泄露，就会失效卡死或打火失效，导致整个X射线管报废，无法替换维修。由此，创造性地提出采用碳化钛硅导电陶瓷来替代目前已有的TiN，TiO2，CrN，Cr2O3等材料的液态金属轴承的陶瓷涂层。首先，碳化钛硅是一种金属陶瓷，既具有陶瓷的优异性能，有较高的屈服强度，高熔点，高热稳定性和高温强度以及良好的抗氧化、抗热震性能和耐腐蚀性能。进一步的，碳化钛硅又具有金属的性能，在常温下具有较高的热导率和电导率，可以像金属一样用高速钢刀具进行机械加工，高温下具有很好的塑性。进一步的，由于碳化钛硅材料具有与石墨一样的层状结构，其本身即自带润滑性。将碳化钛硅陶瓷作为涂层制备到液态金属轴承表面，可以在不损失液态金属轴承导电性的前提下，提升液态金属轴承的抗摩擦磨损性能。进一步的，碳化钛硅导电陶瓷材料兼具金属和陶瓷的性能，相对于陶瓷材料，其脆性相对较低，更适用于循环和冲击载荷作用下的工况条件。进一步的，碳化钛硅涂层材料不易被液态金属腐蚀，可以有效阻隔液态金属对轴承基体材料的腐蚀，而且碳化钛硅涂层也不被液态金属润湿，可以防止液态金属从液态金属轴承的缝隙处泄漏。以下将结合附图对本专利技术的具体实施例作进一步说明，以充分地了解本专利技术。提供这些说明的目的仅在于帮助解释本专利技术，不应当用来限制本专利技术的权利要求的范围。术语解释：碳化钛硅陶瓷：碳化钛硅陶瓷的主要成分为碳化钛硅化合物(Ti3SiC2)的一种新型陶瓷材料，它具有极好的导电、导热能力，优良的可加工性。液态金属，是指一种不定型金属，液态金属可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。液态金属也是一种不定型、可流动液体的金属。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。化学气相沉积，是一种化工技术，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。第一实施例参见图1，本实施例的液态金属轴承包含由上轴套10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态金属轴承，包含：上轴套、下轴套，以及芯轴，其特征在于，/n在所述芯轴的内表面、上轴套与芯轴的水平接触面，以及下轴套与芯轴的水平接触面上制备有碳化钛硅涂层。/n

【技术特征摘要】
1.一种液态金属轴承，包含：上轴套、下轴套，以及芯轴，其特征在于，
在所述芯轴的内表面、上轴套与芯轴的水平接触面，以及下轴套与芯轴的水平接触面上制备有碳化钛硅涂层。


2.如权利要求1所述的液态金属轴承，其特征在于，所述碳化钛硅涂层的厚度≤50μm。


3.如权利要求1所述的液态金属轴承，所述碳化钛硅涂层是通过化学气相沉积的方法制备的。


4.如权利要求1所述的液态金属轴承，所述芯轴包含一径向凸起部，用于轴向地限制所述上轴套和下轴套的运动或平移。


5.如权利要求1所述的液态金属轴承，所述芯轴的内表面、上轴套与芯轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建奇，张伟康，邹昀，张凯，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31