一种微型轴及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具备复合涂层的微型轴及其制备方法，其中该复合涂层制备在微型轴的轴体表面，由内层的激光熔覆涂层和外层的热喷涂涂层构成；其中内层的激光熔覆涂层主要包含Cr、Ni和Si元素，外层的热喷涂涂层是掺入了纳米TiO2颗粒的镍包石墨涂层。由于上述复合涂层具有优异的常温及高温耐磨性、低的摩擦系数、优异的高温抗氧化性能与抗热腐蚀性能、优良的摩擦学相容性与耐蚀性，还具有良好的导热性能,此外还具备自清洁能力以防止污染损伤，因此能够明显地提高微型轴的寿命和使用性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，更具体地，涉及一种具有复合涂层的微型 轴及其制备方法。
技术介绍
微型轴在很多行业中都会用到，如马达中的转轴，打印机、复印机、扫描仪中的转 轴，CD/DVD光驱中的导杆轴，汽车零部件中的转轴等。其尺寸相对较小，精度高，主要材料为 各种材质的碳钢、不锈钢、铜、铝等。 微型轴在使用时，良好的耐磨性是使其具备耐用性的必要性能之一;而微型轴的 工作产生的热量必须及时散发出去以使得微型轴不会影响其所在装置的工作性能，因此良 好的散热性能也是应用所需要的;此外，在微型轴的使用过程中，尤其是球微型轴承的使用 中，其失效的重要因素之一是由灰尘、脏物、碎肩产生的污染以及对微型轴的腐蚀，污染通 常是由不正确的使用和不良的使用环境造成的，它还会引起扭矩和噪声的问题。因此如何 提高微型轴的耐磨性、散热性能以及如何保护微型轴免于各种污染和腐蚀是本领域中需要 解决的重要技术问题。
技术实现思路
为了达到本专利技术的目的，本专利技术中具体采用如下技术方案： 提供了 一种微型轴，该微型轴包括一轴体，其特征在于在该轴体上还制备有复合涂层， 该复合涂层由内层的激光熔覆涂层和外层的热喷涂涂层构成;其中所述内层的激光熔覆涂 层是金属硅化物合金涂层，其主要包含Cr、Ni和Si元素;所述外层的热喷涂涂层是掺入了纳 米Ti〇2颗粒的镍包石墨涂层。 优选地，所述内层的激光恪覆涂层的化学成分为：18~30wt %的Cr; 38~65wt %的 Ni ;5~25wt%的Si ;以及总量不大于12wt%的A1元素、Re元素(铼元素）以及稀土元素中的 一种或几种，其中Re元素的掺入量为0.2-2wt%，稀土元素的掺入量为0.3-3wt%。 优选地，所述外层的热喷涂涂层的化学成分为：15~2 5wt %的石墨;70~80 wt %的 Ni ;以及5~10wt%的纳米Ti〇2颗粒。 此外，还提供了一种微型轴的制备方法，其包括在轴体表面形成复合涂层的步 骤，其中形成该复合涂层的步骤具体包括:利用激光熔覆工艺形成内层涂层以及利用热喷 涂工艺形成外层热喷涂涂层;其中所述内层涂层是金属硅化物合金涂层，其主要包含Cr、Ni 和Si元素;并且所述外层热喷涂涂层是掺入了纳米Ti02颗粒的镍包石墨涂层。 优选地，内层激光熔覆涂层制备步骤具体包括:选用粉末粒度在100-180目的合金 粉末原料，并精确称量出合金粉末原料，以将所述内层的激光熔覆涂层的化学成分形成为 由如下成分构成：18~30wt %的Cr; 38~65wt %的Ni ; 5~25wt %的Si ;以及总量不大于 12wt%的A1元素、Re元素(铼元素）以及稀土元素中的一种或几种，其中Re元素的掺入量为 0 · 2-2wt%，稀土兀素的惨入量为0 · 3-3wt%。 优选地，外层热喷涂涂层制备步骤具体包括：向石墨和镍粉末中掺入纳米Ti02颗 粒并进行均匀混合以得到预备粉末，其中石墨和镍粉末的粒度各自可以在150-250目的范 围内，并且精确称量出各粉末或颗粒的重量，以将所述外层热喷涂涂层的化学成分形成为 由如下成分构成：15~25wt%的石墨；70~80wt%的Ni ;以及5~10wt%的纳米Ti〇2颗粒。 优选地，其中该内层激光熔覆涂层制备步骤进一步包括： 预先处理步骤:利用有机液体清洗微型轴轴体，以去除所述轴体表面的污染物;将所述 合金粉末原料与有机溶剂充分混合，调和为均匀的糊剂，然后将该糊剂均匀涂敷在轴体表 面，并将其至于真空干燥箱中以在90~110°C的温度范围内烘干10~20分钟以形成预置粉 末层； 内层激光熔覆处理步骤:预通2-5分钟的氩气以对待熔覆表面形成保护气氛;采用激光 束对表面预置粉末层的相应区域进行单道辐射扫描熔化，采用纯氩气作保护气体;其中激 光熔覆的工艺参数为:激光输出功率为2.5~3.8kW，光斑直径为4~6_，光束的扫描速度为 200~320mm/min，氩保护气体的流量为10~13L/min;然后使得熔覆层区域缓慢冷却。优选地，所述有机溶剂是:无水乙醇或者浓度为2-5重量％的聚乙烯醇。优选地，该外层热喷涂涂层制备步骤进一步包括:利用高速氧乙炔喷涂枪将所述 预备粉末喷涂到所述内层的激光熔覆涂层上，其中该热喷涂的具体的工艺参数为:氧气压 为0.4~0.8MPa，乙炔压为0.6~0.8MPa，空气压为0.4~0.7MPa;然后将热喷涂后的涂层进 行抛光处理，以得到光滑的外层热喷涂涂层。 上述微型轴上的复合涂层具有优异的常温及高温磨料磨损及粘着磨损耐磨性、低 的摩擦系数、优异的高温抗氧化性能与抗热腐蚀性能、优良的摩擦学相容性与耐蚀性，还具 有良好的导热性能，从而使得微型轴具备良好的散热性，并且还具备自清洁能力，从而能够 防止对微型轴的污染损伤。因此，通过在微型轴上制备出具备上述优良性能的复合涂层，能 够明显地提高微型轴的寿命和使用性能。 本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变 得明显，或通过本专利技术的实践了解到。【具体实施方式】 下面对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 方式仅仅是本专利技术的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式， 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方式，都属于本 专利技术保护的范围。 本专利技术提供了一种具有复合涂层的微型轴，该微型轴包括一轴体，并且在该轴体 上制备有复合涂层，该复合涂层由内层的激光熔覆涂层和外层的热喷涂涂层构成。 其中，所述内层的激光熔覆涂层是金属硅化物合金涂层，其主要包含Cr、Ni和Si元 素，其化学成分为:Cr的重量百分比为18~30、Ni的重量百分比为38~65、Si的重量百分比 为5~25。为进一步提高该合金的耐磨、耐蚀及强韧性等性能，还可以向该激光熔覆涂层中 加入重量百分比总量不大于12%的A1元素、Re元素（铼元素）以及稀土元素中的一种或几 种，其中Re元素的掺入量为0.2-2 %，稀土元素的掺入量为0.3-3 %。 其中，所述外层的热喷涂涂层是掺入了纳米Ti02颗粒的镍包石墨涂层，其化学成 分为:石墨的重量百分比为15~25、Ni的重量百分比为70~80、纳米Ti02颗粒的重量百分比 为5~10〇 该复合涂层具有优异的常温及高温磨料磨损及粘着磨损耐磨性、低的摩擦系数、 优异的高温抗氧化性能与抗热腐蚀性能、优良的摩擦学相容性与耐蚀性，还具有良好的导 热性能，从而使得微型轴具备良好的散热性，并且还具备自清洁能力，从而能够防止对微型 轴的污染损伤。 下面结合实施例对本专利技术作出进一步说明。 示范性实施例 1、内层激光熔覆涂层制备方法 选用粉末粒度在100-180目的合金粉末原料，其中精确称量出合金粉末原料，以制备出 表1所示的金属硅化物合金涂层 表1激光熔覆金属硅化物合金涂层的化学成分表其中稀土元素例如为钇(Y)。 具体采用如下工艺步骤在一微型轴轴体上制备出复合涂层： (1)预先处理步骤： 首先将微型轴轴体进行清洗，去除所述轴体表面的污染物。其中清洗液为有机液体，其 可以为无水乙醇、丙酮或者汽油等。将合金粉末原料与有机溶剂充分混合并调和为均匀的 糊剂，然后将该糊剂均匀涂敷在轴体表面，并将其至于真空干燥箱进行烘干处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型轴，该微型轴包括一轴体，其特征在于在该轴体上还制备有复合涂层，该复合涂层由内层的激光熔覆涂层和外层的热喷涂涂层构成；其中所述内层的激光熔覆涂层是金属硅化物合金涂层，其主要包含Cr、Ni和Si元素；所述外层的热喷涂涂层是掺入了纳米TiO2颗粒的镍包石墨涂层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱朋清，
申请(专利权)人：温州神一微型轴有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33