水润滑轴承或水润滑密封件制造技术

本发明专利技术公开了用水作为润滑剂的水润滑轴承或水润滑密封件。轴承或密封件，具有：直接或间接地固定在旋转侧的旋转件，和直接或间接地固定在静止侧的静止件，旋转件与静止件相对设置且相互滑动接触；旋转件和静止件中的任何一个件的基底为金属材料，并且其滑动表面上涂有氮化钛薄膜，而另一个件是由不脆的材料制成的，或者在其滑动表面上形成有硬材料的薄膜。因此减少了轴承或密封件的摩擦系数并同时改善了抗磨损性。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及了具有高耐磨性和摩擦系数的水润滑轴承或水润滑密封件，特别是涉及一种适用于流体机械如泵、涡轮机、压缩机等的水润滑轴承或水润滑密封件。以前用于流体机械如泵、涡轮机、压缩机等的许多常用的水润滑轴承或水润滑密封件的装配包括用陶瓷材料如SiC作为基底的一个运动件和用硬金属如碳化钨(WC)作为基底的一个静止件。最近几年，随着流体机械体积的减小、操作速度的提高和容量的增加，密封件和轴承的状况越来越跟不上发展的需要。这是因为现在的密封件和轴承是在高速度和重载荷下运行的。在此要指出的是以前用于密封件和轴承的材料如硬金属存在着一些问题如由于在固体之间的滑动接触产生的摩擦热的反复出现，致使在温度急增时和在热疲劳时易发生破裂。另一方面，陶瓷材料如SiC在阻抗由滑动产生的热应力方面优于硬金属。然而，当用这种材料作为高速旋转件时，它在机械强度方面又低于硬金属，并缺乏抗冲击性。另外当金属材料作为滑动件时，金属材料的表面必须要进行碳化、氮化或其它类似的硬化处理。然而，在这些表面处理后，在改进层本身的硬度和基底的变形方面，仍不能得到令人满意的滑动表面。另外，常用的水润滑轴承或水润滑密封件是在金属材料的基底上覆盖了一层氮化钛膜，因为不能提供与氮化钛膜相匹配的合适材料，因此在水中不能得到充足的滑动特性。根据以上的描述，本专利技术的目的是提供一种减少了摩擦系数和改善了抗磨损性的水润滑轴承和水润滑密封件。本专利技术的另一个目的是提供一种具有极好的抗热冲击性和抗机械冲击性的水润滑轴承和水润滑密封件。为了解决上述存在的问题，本专利技术的第一方面是用水作为润滑剂的水润滑轴承或水润滑密封件，它具有直接或间接地固定在旋转一侧的旋转件，和直接或间接地固定在静止一侧的静止件，旋转件与静止件相对设置并与其滑动接触；其中旋转件和静止件中的任何一个件的基底为金属材料，并且在其滑动表面上形成了一种氮化钛薄膜，而另一个件则是由一种不脆的材料制成或是在其滑动表面上形成一种硬材料的薄膜。这种不脆的材料可为一种金属材料，而硬材料的薄膜可为陶瓷薄膜。陶瓷薄膜可为一种氮化陶瓷薄膜、氧化陶瓷膜或碳化陶瓷膜。其中氮化陶瓷薄膜如氮化铬薄膜、氮化硼薄膜、氮化钛膜或主要由含有一氮化二铁材料制成的薄膜；氧化陶瓷膜如主要由含有氧化铬、氧化铝、氧化钛、氧化锌或氧化铝和氧化铬的复合氧化物的材料制成的膜；碳化陶瓷膜如金刚形碳膜或主要由含有碳化钨或碳化铬材料制成的膜。在上述所述的水润滑轴承或水润滑密封件中，陶瓷薄膜是通过化学蒸汽沉积、物理的汽相沉积、喷涂、湿电镀或热浸渍方法而形成的。物理汽相沉积是通过采用离子束的一种膜形成方法而实现的，这些方法如喷镀方法、离子电镀方法、离子注入方法、离子注入和真空蒸发的组合方法或类似的制膜方法。本专利技术的第二个方是在本专利技术的第一个方面中的水润滑轴承或水润滑密封件中，不脆的材料为金属材料，并且硬材料的膜是在另一个件的滑动表面上形成的硬铬电镀膜。本专利技术的第三个方面是在本专利技术的第一个方面中的水润滑轴承或水润滑密封件中，至少另外一个件的滑动表面是由马氏体不锈钢材料制成。本方面的第四个方面是在本专利技术第一个方面中的水润滑轴承或水润滑密封件中，至少另外一个件的滑动表面是由含有碳纤维的聚醚酮制成或者是由含有碳纤维的聚四氟乙烯树脂材料制成。本专利技术的第五个方面是用水作为润滑剂的水润滑轴承或水润滑密封件，具有直接或间接地固定在旋转一侧的旋转件，和直接或间接固定在静止一侧的静止件，旋转件与静止件相对设置并且它们滑动地接触；其中旋转件和静止件中的任何一个件的基底为金属材料，并且在其滑动表面上形成了一种氮化钛薄膜，而至少另一个件的滑动表面是由硬碳制成的。根据本专利技术的上述设置，因为旋转件和静止件的基底或旋转件和静止件本身是由不脆的材料制成，因此它们具有着极好的抗热冲击性和抗机械冲击性。另外，因为旋转件和或静止件的滑动表面是由硬材料的膜形成的，因此，它能提供低的摩擦系数并且其抗磨性也得到了改善。本专利技术上述目的和其它目的、特征和优点将从结合下列附图的描述中可以很明显地看出，其中，本专利技术的最佳实施例也是通过对实例的说明而给出的。附图说明图1是用动态离子混合法在基底上形成一层氮化钛薄膜的布局的理论示意图。图2是摩擦磨损试验机的布局的示意图。图3是与气蚀腐蚀试验相比的结果。图4是气蚀腐蚀试验装置的布局的示意图。图5是水润滑的动压滑动轴承的一种布局，其中图5(a)为局部正视图、图5(b)为局部侧视图。图6是水润滑的静压滑动轴承的一种布局，其中图6(a)为轴承面的展开图，图6(b)为轴承的正视图。图7是水润滑的动压止推轴承的一种布局，其中图7(a)为轴承的平面图，图7(b)为沿着图7(a)中的线A-A剖开的截面图。图8是水润滑的静压止推轴承的一种布局，其中图8(a)为轴承的平面图，图8(b)为沿着图8(a)中的μ线B-B剖开的截面图。图9是一种水润滑密封件布局的截面图。图10是一种螺纹型的水润滑密封件布局的截面图。图11是一种双螺纹型的水润滑密封件布局的截面图。下面将描述本专利技术的最佳实施例。本专利技术的水润滑轴承或水润滑密封件是由直接或间接地固定在旋转一侧的旋转件和直接或间接地固定在静止一侧的静止件组成，旋转件与静止件相对设置并其滑动地接触。在本专利技术的实施例中，水润滑轴承或水润滑密封件是由表1所示的材料的旋转件和静止件组成，表2给出了在表3的试验条件下，用表1所示的组合材料进行试验而得到的摩擦磨损试验结果。表1 *SUS316L**SUS304***SUS630****SUS410*1 等离子转换弧喷涂的方法(PTA)*2 等离子喷涂方法(PS)*3 等离子流喷涂方法(PJS)*4 真空等离子喷涂方法(VPS〕表2 <p>在表1的例1至例7中，每个旋转件用不锈钢(SUS316L)作为基底的，并且在其滑动表面上形成了厚度为3μmTiN(氮化钛)薄膜。在例3至例7中不锈钢(SUS316L，SUS420J2或SUS630)也作为静止件的基底。在例1和例2中未加工的滑动表面分别由SUS420J2钢和SUS630钢制成。在例3的滑动表面涂有厚度为4μm的CrN薄膜。在例4中涂有厚度为1μm的DLC(金刚石型的碳)薄膜。例5中涂有厚度为1μm的BN薄膜。在例6中涂有厚度为100至150μm的硬铬镀层。在例7中涂有厚度为50μm的氮化物薄膜。在例8和例9中，是用SUS316L作为旋转件基底的，并在其滑动表面上涂有厚度为3μm的TiN薄膜。在例8中，是用SUS304作为静止件基底的，并且用等离子转换弧喷涂的方法(PTA)在其滑动表面上涂有滑厚度为1000μm的W2C+Ti薄膜。在例9中，是用SUS316L作为静止件基底的，并且用等离子喷涂方法涂有厚度为400μm的WC+Ni+P薄膜。在例10至例13中，是用SUS316L作为旋转件基底的；并在其滑动薄膜上涂有厚度为10μm的氮化钛(TiN)薄膜。在例10中，是用SUS304作为静止件的基底的，并用等离子转换弧喷涂的方法(PTA)在其滑动表面上涂有厚度为1000μm的W2C+Ti薄膜。在例11中，是用SUS316L作为静止件的基底的，并且用等离子喷涂方法在其滑动表面上涂有厚度为400μm的WC+Ni+P薄膜。在例12中，是用SUS3本文档来自技高网...

【技术保护点】
用水作为润滑剂的水润滑轴承或水润滑密封件，具有： 直接或间接地固定在旋转侧的旋转件，和 直接或间接地固定在静止侧的静止件，旋转件与静止件相对设置且与其滑动接触； 其特征在于：所述的旋转件和静止件的任何一个件的基底为金属材料，其滑动表面上涂有氮化钛薄膜，而另一个件是由不脆的材料制成，或在其另一个滑动表面上形成涂有硬材料的薄膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：长坂浩志，木村芳一，杉山宪一，角谷桃子，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]