一种仿生织构梯度涂层多功能滑动轴承制造技术

本实用新型专利技术公开了一种仿生织构梯度涂层多功能滑动轴承，包括由巴氏合金或铝镁合金制作的轴瓦基体，所述轴瓦基体表面具有仿鱼鳞扇形微织构和交替分布的叠层涂层；所述交替叠层涂层包括第一层为ZrO2层，第二层为SbNaB层和第三层为AlTeVN层。该轴承能够实现多功能作用，流体润滑条件下该轴承正转时能够最大幅度起到减小摩擦作用，反转时能够最大幅度提高承载能力；ZrO2涂层具有自润滑功效，温度较高时，SbNaB、AlTeVN、ZrO2能够发生原位反应，生成具有润滑作用的Sb2O3、V2O5润滑剂，实现轴承高温润滑，有效减小轴承磨损，提高轴承寿命。提高轴承寿命。提高轴承寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生织构梯度涂层多功能滑动轴承


[0001]本技术属于轴承设计制造
，特别涉及了一种仿生织构梯度涂层多功能滑动轴承。

技术介绍

[0002]滑动轴承在工作时由于轴颈与轴瓦的接触会产生摩擦，导致表面发热、磨损甚而“咬死”，所以在设计轴承时，应设计摩擦、承载等性能良好的轴瓦。通常轴承使用过程可以双向旋转，但复杂工况下双向旋转时轴承满足的使用要求可能并不相同，因此设计出多功能轴承以满足复杂工况下不同使用要求至关重要。
[0003]经过检索发现，中国专利“申请号：201910511263.1”报道了一种减摩抗磨自润滑涂层轴承及其制备方法，该轴承通过等离子体喷涂方法，在基体表面制备硬质合金层、氮化硅陶瓷层和立方氮化硼层复合润滑涂层，实现工作过程中的润滑功效；但该轴承不能提高液体润滑时油膜承载能力，且不能实现正转与反转时的不同功能。中国专利“申请号：202010428627.2”报道了一种具有减摩和提高油膜承载力的表面织构及其制备方法，该轴承表面具有筝形表面织构，润滑液经由织构形成流体动压润滑，可提高油膜承载力和减小摩擦；但该轴承不适合无油润滑条件，高温下不具备自润滑功能。中国专利“申请号：202011477509.7”报道了一种高温自润滑轴承及其制备方法，在轴承基体表面沉积AlZnMoN+ZrAgVB交替分布的纳米叠层涂层，高温时，AlZnMoN、ZrAgVB会与空气中O2发生反应，生成高温润滑剂，从而起到润滑作用，但该轴承不能提高液体润滑时油膜承载能力，且不能实现正转与反转的不同功能。因此，如何实现复杂工况下轴承双向旋转时不同功能及提高轴承摩擦磨损抗力是需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]目的：为克服上述现有技术的不足，本技术提供一种仿生织构梯度涂层多功能滑动轴承。该轴承能够实现正转与反转不同的功能，其正转时能够最大幅度减小摩擦系数，反转时能够最大幅度提高油膜承载能力。同时该轴承表面梯度涂层具有良好的润滑和耐腐蚀功效，可实现工作过程中的自润滑，从而减小轴承磨损，提高轴承寿命。
[0005]技术方案：
[0006]本技术的一种仿生织构梯度涂层多功能滑动轴承，包括由巴氏合金或铝镁合金制作的轴瓦基体，所述轴瓦基体表面具有仿鱼鳞扇形微织构和交替分布的梯度涂层；所述梯度涂层包括第一层为ZrO2层，第二层为SbNaB层和第三层为AlTeVN层。
[0007]进一步的，所述仿鱼鳞扇形微织构排列方向一致，仿鱼鳞扇形微织构的扇形织构夹角θ1为18
‑
90
°
，仿鱼鳞扇形微织构的织构深度由扇形圆心向边缘逐渐递减，渐变深度夹角θ2为32
‑
72
°
，仿鱼鳞扇形微织构的扇形织构半径r为30
‑
160μm，仿鱼鳞扇形微织构的扇形织构宽度d为15
‑
65μm，仿鱼鳞扇形微织构的织构横向阵列间距l
x
为80
‑
320μm，其织构纵向阵列间距l
y
为90
‑
360μm；前述的ZrO2层单层厚度为10
‑
50nm，前述的SbNaB层单层厚度为100
‑
200nm，AlTeVN层单层厚度为100
‑
200nm；前述的梯度涂层含有2
‑
5层ZrO2层，2
‑
5层SbNaB层和2
‑
5层AlTeVN层。
[0008]本技术的有益效果包括：
[0009]1.本技术设计的滑动轴承轴瓦表面织构，能够实现轴承正转与反转不同的功能；2.液体润滑条件下，当轴承相对运动方向为从仿鱼鳞扇形织构圆心向边缘正转时，可实现最大幅度降低摩擦系数，当相对运动方向为从仿鱼鳞扇形织构边缘向圆心反转时，可实现最大幅度提高油膜承载力；3.本技术涂层具有自润滑功效，低温时，ZrO2层具有自润滑功效，温度较高时，SbNaB、AlTeVN、ZrO2能够发生原位反应，生成具有润滑作用的Sb2O3、V2O5润滑剂，实现轴承高温润滑，有效减小轴承磨损，提高轴承寿命；4.本技术的SbNaB层由于添加了Na元素，涂层本身具有良好的抗腐蚀性能；AlTeVN层由于添加了Te元素，使涂层本身具有良好的导热性能，可减小摩擦热；5.该轴承可适用于复杂工况下正转与反转不同使用要求场合。
附图说明
[0010]图1为本技术的仿生织构梯度涂层多功能滑动轴承结构示意图。
[0011]图2为本技术的单个仿鱼鳞扇形微织构示意图。
[0012]图3为本技术的仿鱼鳞扇形微织构阵列分布示意图。
[0013]图示：0为轴瓦基体材料，1为微织构，2为梯度涂层，21为ZrO2层，22为SbNaB层，23为AlTeVN层，3为扇形织构夹角θ1，4为织构渐变深度夹角θ2，5为扇形织构半径r，6为扇形织构宽度d，7为织构横向阵列间距为l
x
，8为织构纵向阵列间距为l
y
。
具体实施方式
[0014]下面结合附图1
‑
3所示，对本技术的技术方案进行举例说明。
[0015]本技术的一种仿生织构梯度涂层多功能滑动轴承，包括由巴氏合金或铝镁合金制作的轴瓦基体，其中轴瓦基体表面具有仿鱼鳞扇形微织构(1)和交替分布的梯度涂层(2)；所述梯度涂层第一层为ZrO2层(21)，第二层为SbNaB层(22)，第三层为AlTeVN层(23)。仿鱼鳞扇形微织构排列方向一致，扇形织构夹角θ1(3)为22
°
，织构深度由扇形圆心向边缘逐渐递减，渐变深度夹角θ2(4)为36
°
，扇形织构半径r(5)为40μm，扇形织构宽度d(6)为15μm，有仿鱼鳞扇形微织构的织构横向阵列间距l
x
(7)为120μm，其织构纵向阵列间距l
y
(8)为120μm；ZrO2层(21)单层厚度为10nm，SbNaB层(22)单层厚度为100nm，AlTeVN层(23)单层厚度为100nm；梯度涂层(2)含有5层ZrO2层(21)，5层SbNaB层(22)和5层AlTeVN层(23)。
[0016]通过以上轴承轴瓦基体表面仿鱼鳞扇形微织构结构设计，能够实现轴承正转与反转不同的功能；当液体润滑条件下，当轴承相对运动方向为从仿鱼鳞扇形织构圆心向边缘正转时，可实现最大幅度降低摩擦系数，当相对运动方向为从仿鱼鳞扇形织构边缘向圆心反转时，可实现最大幅度提高油膜承载力；所设计的轴承表面涂层具有自润滑功效，低温时，ZrO2层具有自润滑功效，温度较高时，SbNaB、AlTeVN、ZrO2能够发生原位反应，生成具有润滑作用的Sb2O3、V2O5润滑剂，实现轴承高温润滑，有效减小轴承磨损，提高轴承寿命；SbNaB层由于添加了Na元素，涂层本身具有良好的抗腐蚀性能；AlTeVN层由于添加了Te元素，使涂层本身具有良好的导热性能，可减小摩擦热；该轴承可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生织构梯度涂层多功能滑动轴承，包括由巴氏合金或铝镁合金制作的轴瓦基体(0)，其特征在于：所述轴瓦基体(0)表面具有仿鱼鳞扇形微织构(1)和交替分布的梯度涂层(2)；所述梯度涂层包括第一层为ZrO2层(21)，第二层为SbNaB层(22)和第三层为AlTeVN层(23)。2.根据权利要求1所述的一种仿生织构梯度涂层多功能滑动轴承，其特征在于，所述仿鱼鳞扇形微织构排列方向一致，所述仿鱼鳞扇形微织构的扇形织构夹角θ1(3)为18
‑
90
°
，所述仿鱼鳞扇形微织构的织构深度由扇形圆心向边缘逐渐递减，渐变深度夹角θ2(4)为32
‑
72
°
，所述仿鱼鳞扇形微织构的扇形织构半径r(5)为30
‑
160μm，所述仿鱼鳞扇...

【专利技术属性】
技术研发人员：李知瑶，王睿珏，邢佑强，
申请(专利权)人：荆轲纳米科技苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：