專利名稱：具有陶瓷滾動元件和鋼制內環(huán)或外環(huán)的滾柱軸承的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種滾柱軸承，包括至少一個內環(huán)或外環(huán)、多個滾動元件和一個夾圈，所述內環(huán)或外環(huán)包含球軸承鋼材料，所述滾動元件包含陶瓷材料，其中所述內環(huán)或外環(huán)涂覆有一層固體潤滑涂層。
在滾柱軸承的許多應用中不允許使用液體潤滑劑，例如潤滑脂和潤滑油。此情況的實例是聚乙烯加工廠的反應器、紡織加工的CO2染色容器內部、半導體加工的真空無塵室環(huán)境、在超高真空和太空中操作的儀器。在這些情形中，潤滑脂和/或潤滑油顆?？赡軙苋菀自斐晌廴静⑶沂遣荒芙邮艿摹Ｈ欢?，如果此類滾柱軸承在沒有流體潤滑劑的干燥環(huán)境下運行，則可能會由于高摩擦生成的粘著磨損、冷焊和熱量而造成過早的損壞甚至咬死。
有人已經提出使用固體潤滑涂層來解決這個問題。固體潤滑劑的實例是PTFE涂層、二硫化鉬MoS2涂層、石墨涂層和類金剛石碳(DLC)涂層。
在日本專利申請03255224的摘要中公開了將二氧化鉬用于軸承座圈環(huán)。
DLC和(金屬摻雜)MoS2對鋼基體具有很強的吸附力，它具有更高的硬度、顯著的低摩擦系數，因此比傳統(tǒng)的固體潤滑劑具有高得多的耐磨性。此外，此類固體潤滑涂層的顆粒生成相對較低以及在固體潤滑劑中不存在排氣使它們尤其適用于在超高真空和無塵室環(huán)境中操作的儀器。
在本領域，人們知道使用這些固體潤滑劑涂覆滾柱元件來提高在干燥條件下運行的滾柱軸承的使用壽命。
然而，在惡劣的環(huán)境中，例如在泵、滑動接觸和齒輪等應用中，仍可以觀察到過早的損壞。
二氧化鉬等類似物質是相對較軟的材料并且具有低的耐磨性。它不能承受高的負載。在大氣條件下，腐蝕也是一個很嚴重的問題。
本發(fā)明旨在提供一種無需液體潤滑劑即可使用的滾柱軸承，其具有改善的負載特性。
根據本發(fā)明，該目的是通過包含金屬摻雜MoS2的所述固體潤滑劑涂層實現的。
根據本發(fā)明，提出了一種滾柱軸承，其具有配備有金屬摻雜MoS2的球軸承鋼的內環(huán)和/或外環(huán)。為了使用金屬摻雜MoS2，添加了更加特殊的鈦摻雜二氧化鉬，從而相當大地增加了潤滑劑的硬度以獲得這種耐磨性。此類二氧化鉬的硬度大約為200HV。如果添加金屬，則可以達到1000-2000HV的硬度。因為在二氧化鉬中出現了金屬，所以就可以避免出現氧化。
所使用的金屬，例如鈦，其重量比優(yōu)選為2-20％，更優(yōu)選的重量比大約為10％。滾動元件由陶瓷元件組成。一個實例是Si3N4陶瓷材料。
滾動元件的夾圈可以由塑料材料及金屬材料組成。這取決于滾柱軸承使用的環(huán)境。在極端的情況下，通過粉末金屬技術實現的金屬夾圈也是一種可行的選擇。
盡管本發(fā)明可以由滾珠組成的滾動元件實現，但是根據優(yōu)選實施例，滾動元件由滾柱組成。
如果使用金屬摻雜MoS2涂層，則可以理解，此類涂層能夠以多層的形式實現。
如果必須在鋼基體上提供MoS2層，則將鈦用作中間層。這樣在該情形中即可提供多層(10-100)。
根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，這樣獲得的涂層的總厚度介于0.1和4微米之間，更優(yōu)選地介于1和2微米之間。在加工好的軸承組件上實現沉積(PVD)，即，在涂層涂覆之后無需進一步的研磨或重新硬化。
金屬內環(huán)或外環(huán)可以包含不銹鋼材料，即增加了鉻和鎳成分的鋼。
陶瓷材料滾動元件也可以涂覆固體潤滑涂層。
權利要求
1.一種滾柱軸承，包括至少一個內環(huán)或外環(huán)、多個滾動元件和一個夾圈，所述內環(huán)或外環(huán)包含球軸承鋼材料，并且所述滾動元件包含陶瓷材料，其中所述內環(huán)或外環(huán)噴涂了一層固體潤滑涂層，其特征在于所述固體潤滑涂層包含金屬摻雜MoS2。
2.如權利要求1所述的滾柱軸承，其中所述金屬包含鈦。
3.如權利要求1或2所述的滾柱軸承，其中在所述潤滑涂層中提供了重量比為2-20％的金屬。
4.如上述權利要求中任一項所述的滾柱軸承，其中所述滾動元件包含Si3N4材料。
5.如上述權利要求中任一項所述的滾柱軸承，其中所述滾動元件由滾柱構成。
6.如上述權利要求中任一項所述的滾柱軸承，其中所述內環(huán)或外環(huán)包含不銹鋼。
7.如上述權利要求中任一項所述的滾柱軸承，其中所述滾動元件噴涂有固體潤滑涂層。
8.如上述權利要求中任一項所述的滾柱軸承，其包括潤滑油脂。
全文摘要
一種滾柱軸承，包括至少一個內環(huán)或外環(huán)、多個滾動元件和一個夾圈。內環(huán)或外環(huán)包含鋼材料，并且滾動元件包含陶瓷材料。內環(huán)或外環(huán)噴涂了一層固體潤滑涂層。固體潤滑涂層包含金屬摻雜二氧化鉬。
文檔編號C10N50/08GK1625657SQ03802968
公開日2005年6月8日 申請日期2003年1月30日 優(yōu)先權日2002年1月30日
發(fā)明者周小波 申請人:Ab Skf公司