一种微型轴及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种微型轴及其制作方法。该微型轴包括轴体，按质量百分比计，轴体的成分为：碳1～1.5％，钼0.7～1.2％，钇0.3～0.5％，锡0.3～0.5％，纳米陶瓷粉末6～8％，钒0.2～0.5％，钨0.7～1.2％，锌10～13％，镁1.7～2％，铜8～10％，铝3～4％，硫0.01～0.03％，磷0.01～0.02％，铬4～6％，锰12～14％，硫酸钡0.7～0.8％，镍1～2％，硅0.3～0.4％，镉0.3～0.5％，锶0.3～0.5％，铯0.4～0.6％，余量为铁。本发明专利技术配方合理，各组分相互协同，轴体具有优异的硬度、强度、耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、耐腐蚀性和延展性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微型轴，具体涉及一种微型轴及其制作方法。
技术介绍
微型轴在很多行业中都会用到，其尺寸相对较小，精度高，根据轴的承载情况，微型轴可分为：①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等；②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等；③传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。微型轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。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；而微型轴在工作过程中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、碎屑、润滑油产生的污染以及对微型轴的腐蚀，这就要求微型轴需要具备优良的耐腐蚀性和抗氧化性。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。公开号为CN 105483697 A的中国专利申请公开了一种微型轴，该微型轴包括轴体，轴体上制备有复合涂层，所述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，所述激光熔覆涂层是金属硅化物合金涂层，其化学成分为：18～30wt％的Cr；38～65wt％的Ni；5～25wt％的Si；以及总量不大于12wt％的Al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％；所述热喷涂涂层的化学成分为：15～25wt％的石墨，70～80wt％的Ni，以及5～10wt％的纳米TiO2颗粒。通过在轴体外设置复合涂层虽然可以在一定程度上提高微型轴的耐磨性、散热性以及抗腐蚀性，但也增加了轴体的制备难度，并且复合涂层与轴体之间的粘合是否稳定坚固也是需要重点考虑的问题，倘若复合涂层与轴体之间的联结度较弱，微型轴在使用过程中复合涂层容易脱落，难以对轴体起到应有的保护作用。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种微型轴，该微型轴具有优良的耐磨性、导热性以及耐腐蚀性。一种微型轴，包括轴体，按质量百分比计，所述轴体的成分为：碳1～1.5％，钼0.7～1.2％，钇0.3～0.5％，锡0.3～0.5％，纳米陶瓷粉末6～8％，钒0.2～0.5％，钨0.7～1.2％，锌10～13％，镁1.7～2％，铜8～10％，铝3～4％，硫0.01～0.03％，磷0.01～0.02％，铬4～6％，锰12～14％，硫酸钡0.7～0.8％，镍1～2％，硅0.3～0.4％，镉0.3～0.5％，锶0.3～0.5％，铯0.4～0.6％，余量为铁。本专利技术的轴体配方合理，配方中，碳、锰和硅能使微型轴具有较高的硬度，且钨以及高含量的锰还使得微型轴具有优良的耐磨性；镍与铜、铬协同能使轴体具有优良的抗氧化性和耐腐蚀性；而硫酸钡、镉、锶、铯和纳米陶瓷粉末使得轴体具有良好的延展性，不易断裂，能承受更大的弯矩或扭矩，使用性能得到进一步提高；钼与锶、镉协同，使得轴体具有优良的导热性能，散热性得到大大提高；添加的钇和锡能与镁、钒和镍协同，进一步提高轴体的耐腐蚀性和耐磨性，而钒还能与锰协同，进一步提高轴体的淬透性和强度。本专利技术将轴体配方中硫的含量控制在0.01～0.03％、将磷的含量控制在0.01～0.02％，不仅使得轴体具有一定的可塑性和韧性，也保证轴体具有良好的可切削性，加工性能好。作为优选，所述轴体的成分为：碳1.2％，钼0.9％，钇0.36％，锡0.41％，纳米陶瓷粉末7.2％，钒0.28％，钨1％，锌11.4％，镁1.9％，铜9.7％，铝3.6％，硫0.01％，磷0.01％，铬5％，锰13％，硫酸钡0.76％，镍1.6％，硅0.37％，镉0.34％，锶0.35％，铯0.49％，余量为铁。作为优选，所述纳米陶瓷粉末的粒度为100～150目。作为优选，本专利技术微型轴的轴体外还设有镀层，按质量百分比计，该镀层的成分为：锌15～18％，铝3～4％，钇0.3～0.5％，锡1.8～2.5％，铟0.6～0.8％，硒0.5～0.7％，钼3～3.5％，余量为镁。镀层对轴体起到一定的保护作用，用于缓解外界对轴体的磨损和腐蚀。本专利技术的镀层以镁作为主要成分，钇、锡和铟能镁、锌和铝协同增强镀层的致密性、耐磨性、抗腐蚀性以及镀层与轴体之间的联结性，钼和硒的加入则使得镀层也具有较为优异的导热性能。作为进一步优选，按质量百分比计，该镀层的成分为：锌16.8％，铝3.2％，钇0.35％，锡2.1％，铟0.74％，硒0.63％，钼3.2％，余量为镁。本专利技术的另一个专利技术目的是提供一种所述微型轴的制作方法，该制作方法包括以下步骤：S1：按预设的质量百分比，将锌、镁、铜、铝、铬、锰、钼、钨、硫酸钡和铁加入到真空熔炼炉中，抽真空至9～9.5×10-2Pa，并将炉温以15℃/s的速率升温至900～950℃，停止抽真空并向真空熔炼炉中充入惰性气体至4～4.2×104Pa，然后继续将炉温以25℃/s的速率升温至1350～1400℃，加入硫、磷，搅拌至所有成分完全熔融，得到合金液A；S2：将合金液A升温至1500～1550℃，并按预设的质量百分比，向合金液A中加入碳和硅，搅拌，熔炼3～3.5h，得到合金液B；S3：按预设的质量百分比，将镍、镉、钒、锶、铯、钇、锡和纳米陶瓷粉末加入到合金液B中，抽真空至7～7.5×10-2Pa后，将炉温降至1250～1300℃时停止抽真空并向真空熔炼炉内充入惰性气体至3～3.2×104Pa，待所有成分完全熔融后，静置，精炼1.5～1.8h，得到精炼液；S4：将精炼液降温至300～350℃，压铸成型并通过数控车床精车，得到轴体粗胚；S5：将轴体粗胚依次经过正火、淬火、回火、深冷处理，并再次加热到300℃，获得轴体；S6：将轴体冷却至常温，再经过超细研磨和抛光工序，获得微型轴。所述正火、淬火、回火、深冷处理以及超细研磨和抛光工序可以采用现有常规方法进行。当需要在轴体外设置镀层时，所述微型轴的制作方法包括以下步骤：S1：按预设的质量百分比，将锌、镁、铜、铝、铬、锰、钼、钨、硫酸钡和铁加入到真空熔炼炉中，抽真空至9～9.5×10-2Pa，并将炉温以15℃/s的速率升温至900～950℃，停止抽真空并向真空熔炼炉中充入惰性气体至4～4.2×104Pa，然后继续将炉温以25℃/s的速率升温至1350～1400℃，加入硫、磷，搅拌至所有成分完全熔融，得到合金液A；S2：将合金液A升温至1500～1550℃，并按预设的质量百分比，向合金液A中加入碳和硅，搅拌，熔炼3～3.5h，得到合金液B；S3：按预设的质量百分比，将镍、镉、钒、锶、铯、钇、锡和纳米陶瓷粉末加入到合金液B中，抽真空至7～7.5×10-2Pa后，将炉温降至1250～1300℃时停止抽真空并向真空熔炼炉内充入惰性气体至3～3.2×104Pa，待所有成分完全熔融后，静置，精炼1.5～1.8h，得到精炼液；S4：将精炼液降温至300～350℃，压铸成型并通过数控车床精车，得到轴体粗胚；S5：将轴体粗胚依次经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型轴，包括轴体，其特征在于，按质量百分比计，所述轴体的成分为：碳1～1.5％，钼0.7～1.2％，钇0.3～0.5％，锡0.3～0.5％，纳米陶瓷粉末6～8％，钒0.2～0.5％，钨0.7～1.2％，锌10～13％，镁1.7～2％，铜8～10％，铝3～4％，硫0.01～0.03％，磷0.01～0.02％，铬4～6％，锰12～14％，硫酸钡0.7～0.8％，镍1～2％，硅0.3～0.4％，镉0.3～0.5％，锶0.3～0.5％，铯0.4～0.6％，余量为铁。

【技术特征摘要】
1.一种微型轴，包括轴体，其特征在于，按质量百分比计，所述轴体的成分为：碳1～1.5％，钼0.7～1.2％，钇0.3～0.5％，锡0.3～0.5％，纳米陶瓷粉末6～8％，钒0.2～0.5％，钨0.7～1.2％，锌10～13％，镁1.7～2％，铜8～10％，铝3～4％，硫0.01～0.03％，磷0.01～0.02％，铬4～6％，锰12～14％，硫酸钡0.7～0.8％，镍1～2％，硅0.3～0.4％，镉0.3～0.5％，锶0.3～0.5％，铯0.4～0.6％，余量为铁。2.如权利要求1所述的微型轴，其特征在于，按质量百分比计，所述轴体的成分为：碳1.2％，钼0.9％，钇0.36％，锡0.41％，纳米陶瓷粉末7.2％，钒0.28％，钨1％，锌11.4％，镁1.9％，铜9.7％，铝3.6％，硫0.01％，磷0.01％，铬5％，锰13％，硫酸钡0.76％，镍1.6％，硅0.37％，镉0.34％，锶0.35％，铯0.49％，余量为铁。3.如权利要求1或2所述的微型轴，其特征在于，所述纳米陶瓷粉末的粒度为100～150目。4.如权利要求1或2所述的微型轴，其特征在于，所述轴体外还设有镀层，按质量百分比计，该镀层的成分为：锌15～18％，铝3～4％，钇0.3～0.5％，锡1.8～2.5％，铟0.6～0.8％，硒0.5～0.7％，钼3～3.5％，余量为镁。5.如权利要求4所述的微型轴，其特征在于，按质量百分比计，该镀层的成分为：锌16.8％，铝3.2％，钇0.35％，锡2.1％，铟0.74％，硒0.63％，钼3.2％，余量为镁。6.如权利要求1～3任一所述微型轴的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：按预设的质量百分比，将锌、镁、铜、铝、铬、锰、钼、钨、硫酸钡和铁加入到真空熔炼炉中，抽真空至9～9.5×10-2Pa，并将炉温以15℃/s的速率升温至900～950℃，停止抽真空并向真空熔炼炉中充入惰性气体至4～4.2×104Pa，然后继续将炉温以25℃/s的速率升温至1350～1400℃，加入硫、磷，搅拌至所有成分完全熔融，得到合金液A；S2：将合金液A升温至1500～1550℃，并按预设的质量百分比，向合金液...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱朋清，叶耿标，
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