一種微型軸及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微型軸及其制備方法，更具體地，涉及一種具有復(fù)合涂層的微型 軸及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微型軸在很多行業(yè)中都會(huì)用到，如馬達(dá)中的轉(zhuǎn)軸，打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描儀中的轉(zhuǎn) 軸，CD/DVD光驅(qū)中的導(dǎo)桿軸，汽車零部件中的轉(zhuǎn)軸等。其尺寸相對(duì)較小，精度高，主要材料為 各種材質(zhì)的碳鋼、不銹鋼、銅、鋁等。
[0003] 微型軸在使用時(shí)，良好的耐磨性是使其具備耐用性的必要性能之一;而微型軸的 工作產(chǎn)生的熱量必須及時(shí)散發(fā)出去以使得微型軸不會(huì)影響其所在裝置的工作性能，因此良 好的散熱性能也是應(yīng)用所需要的;此外，在微型軸的使用過(guò)程中，尤其是球微型軸承的使用 中，其失效的重要因素之一是由灰塵、臟物、碎肩產(chǎn)生的污染以及對(duì)微型軸的腐蝕，污染通 常是由不正確的使用和不良的使用環(huán)境造成的，它還會(huì)引起扭矩和噪聲的問(wèn)題。因此如何 提高微型軸的耐磨性、散熱性能以及如何保護(hù)微型軸免于各種污染和腐蝕是本領(lǐng)域中需要 解決的重要技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明中具體采用如下技術(shù)方案： 提供了 一種微型軸，該微型軸包括一軸體，其特征在于在該軸體上還制備有復(fù)合涂層， 該復(fù)合涂層由內(nèi)層的激光熔覆涂層和外層的熱噴涂涂層構(gòu)成;其中所述內(nèi)層的激光熔覆涂 層是金屬硅化物合金涂層，其主要包含Cr、Ni和Si元素;所述外層的熱噴涂涂層是摻入了納 米Ti〇2顆粒的鎳包石墨涂層。
[0005] 優(yōu)選地，所述內(nèi)層的激光恪覆涂層的化學(xué)成分為：18~30wt %的Cr; 38~65wt %的 Ni ;5~25wt%的Si ;以及總量不大于12wt%的A1元素、Re元素(錸元素）以及稀土元素中的 一種或幾種，其中Re元素的摻入量為0.2-2wt%，稀土元素的摻入量為0.3-3wt%。
[0006] 優(yōu)選地，所述外層的熱噴涂涂層的化學(xué)成分為：15~2 5wt %的石墨;70~80 wt %的 Ni ;以及5~10wt%的納米Ti〇2顆粒。
[0007] 此外，還提供了一種微型軸的制備方法，其包括在軸體表面形成復(fù)合涂層的步 驟，其中形成該復(fù)合涂層的步驟具體包括:利用激光熔覆工藝形成內(nèi)層涂層以及利用熱噴 涂工藝形成外層熱噴涂涂層;其中所述內(nèi)層涂層是金屬硅化物合金涂層，其主要包含Cr、Ni 和Si元素;并且所述外層熱噴涂涂層是摻入了納米Ti02顆粒的鎳包石墨涂層。
[0008] 優(yōu)選地，內(nèi)層激光熔覆涂層制備步驟具體包括:選用粉末粒度在100-180目的合金 粉末原料，并精確稱量出合金粉末原料，以將所述內(nèi)層的激光熔覆涂層的化學(xué)成分形成為 由如下成分構(gòu)成：18~30wt %的Cr; 38~65wt %的Ni ; 5~25wt %的Si ;以及總量不大于 12wt%的A1元素、Re元素(錸元素）以及稀土元素中的一種或幾種，其中Re元素的摻入量為 0 · 2-2wt%，稀土兀素的慘入量為0 · 3-3wt%。
[0009] 優(yōu)選地，外層熱噴涂涂層制備步驟具體包括：向石墨和鎳粉末中摻入納米Ti02顆 粒并進(jìn)行均勻混合以得到預(yù)備粉末，其中石墨和鎳粉末的粒度各自可以在150-250目的范 圍內(nèi)，并且精確稱量出各粉末或顆粒的重量，以將所述外層熱噴涂涂層的化學(xué)成分形成為 由如下成分構(gòu)成：15~25wt%的石墨；70~80wt%的Ni ;以及5~10wt%的納米Ti〇2顆粒。
[0010] 優(yōu)選地，其中該內(nèi)層激光熔覆涂層制備步驟進(jìn)一步包括： 預(yù)先處理步驟:利用有機(jī)液體清洗微型軸軸體，以去除所述軸體表面的污染物;將所述 合金粉末原料與有機(jī)溶劑充分混合，調(diào)和為均勻的糊劑，然后將該糊劑均勻涂敷在軸體表 面，并將其至于真空干燥箱中以在90~110°C的溫度范圍內(nèi)烘干10~20分鐘以形成預(yù)置粉 末層； 內(nèi)層激光熔覆處理步驟:預(yù)通2-5分鐘的氬氣以對(duì)待熔覆表面形成保護(hù)氣氛;采用激光 束對(duì)表面預(yù)置粉末層的相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行單道輻射掃描熔化，采用純氬氣作保護(hù)氣體;其中激 光熔覆的工藝參數(shù)為:激光輸出功率為2.5~3.8kW，光斑直徑為4~6_，光束的掃描速度為 200~320mm/min，氬保護(hù)氣體的流量為10~13L/min;然后使得熔覆層區(qū)域緩慢冷卻。
[0011]優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑是:無(wú)水乙醇或者濃度為2-5重量％的聚乙烯醇。
[0012]優(yōu)選地，該外層熱噴涂涂層制備步驟進(jìn)一步包括:利用高速氧乙炔噴涂槍將所述 預(yù)備粉末噴涂到所述內(nèi)層的激光熔覆涂層上，其中該熱噴涂的具體的工藝參數(shù)為:氧氣壓 為0.4~0.8MPa，乙炔壓為0.6~0.8MPa，空氣壓為0.4~0.7MPa;然后將熱噴涂后的涂層進(jìn) 行拋光處理，以得到光滑的外層熱噴涂涂層。
[0013] 上述微型軸上的復(fù)合涂層具有優(yōu)異的常溫及高溫磨料磨損及粘著磨損耐磨性、低 的摩擦系數(shù)、優(yōu)異的高溫抗氧化性能與抗熱腐蝕性能、優(yōu)良的摩擦學(xué)相容性與耐蝕性，還具 有良好的導(dǎo)熱性能，從而使得微型軸具備良好的散熱性，并且還具備自清潔能力，從而能夠 防止對(duì)微型軸的污染損傷。因此，通過(guò)在微型軸上制備出具備上述優(yōu)良性能的復(fù)合涂層，能 夠明顯地提高微型軸的壽命和使用性能。
[0014] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變 得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 方式僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式。基于本發(fā)明中的實(shí)施方式， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本 發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0016] 本發(fā)明提供了一種具有復(fù)合涂層的微型軸，該微型軸包括一軸體，并且在該軸體 上制備有復(fù)合涂層，該復(fù)合涂層由內(nèi)層的激光熔覆涂層和外層的熱噴涂涂層構(gòu)成。
[0017] 其中，所述內(nèi)層的激光熔覆涂層是金屬硅化物合金涂層，其主要包含Cr、Ni和Si元 素，其化學(xué)成分為:Cr的重量百分比為18~30、Ni的重量百分比為38~65、Si的重量百分比 為5~25。為進(jìn)一步提高該合金的耐磨、耐蝕及強(qiáng)韌性等性能，還可以向該激光熔覆涂層中 加入重量百分比總量不大于12%的A1元素、Re元素（錸元素）以及稀土元素中的一種或幾 種，其中Re元素的摻入量為0.2-2 %，稀土元素的摻入量為0.3-3 %。
[0018] 其中，所述外層的熱噴涂涂層是摻入了納米Ti02顆粒的鎳包石墨涂層，其化學(xué)成 分為:石墨的重量百分比為15~25、Ni的重量百分比為70~80、納米Ti02顆粒的重量百分比 為5~10〇
[0019] 該復(fù)合涂層具有優(yōu)異的常溫及高溫磨料磨損及粘著磨損耐磨性、低的摩擦系數(shù)、 優(yōu)異的高溫抗氧化性能與抗熱腐蝕性能、優(yōu)良的摩擦學(xué)相容性與耐蝕性，還具有良好的導(dǎo) 熱性能，從而使得微型軸具備良好的散熱性，并且還具備自清潔能力，從而能夠防止對(duì)微型 軸的污染損傷。
[0020] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021] 示范性實(shí)施例 1、內(nèi)層激光熔覆涂層制備方法 選用粉末粒度在100-180目的合金粉末原料，其中精確稱量出合金粉末原料，以制備出 表1所示的金屬硅化物合金涂層 表1激光熔覆金屬硅化物合金涂層的化學(xué)成分表
其中稀土元素例如為釔(Y)。
[0022] 具體采用如下工藝步驟在一微型軸軸體上制備出復(fù)合涂層： (1)預(yù)先處理步驟： 首先將微型軸軸體進(jìn)行清洗，去除所述軸體表面的污染物。其中清洗液為有機(jī)液體，其 可以為無(wú)水乙醇、丙酮或者汽油等。將合金粉末原料與有機(jī)溶劑充分混合并調(diào)和為均勻的 糊劑，然后將該糊劑均勻涂敷在軸體表面，并將其至于真空干燥箱進(jìn)行烘干處理以形成預(yù) 置