一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法技术

本发明专利技术提供一种用于杯型谐波齿轮减速器的固‑液复合润滑方法，涉及减速器的润滑技术领域。本发明专利技术提供的固‑液复合润滑方法，包括以下步骤：利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C‑WC复合薄膜层；依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C‑WC复合薄膜层表面。本发明专利技术提供的固‑液复合润滑方法有效解决全氟聚醚润滑油脂在摩擦时因摩擦化学反应而导致其降解的技术问题，延长杯型谐波齿轮减速器在真空环境条件下的润滑寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法
本专利技术涉及减速器的润滑
，尤其涉及一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法。
技术介绍
谐波齿轮减速器具有传动比大、传动精度高、体积小、重量轻等技术特点，因而在航天
具有广泛应用。适宜的润滑方式，是航天领域杯型谐波齿轮减速器实现长寿命的关键。杯型谐波齿轮减速器的润滑方式，主要有固体润滑、液体润滑和固-液复合润滑三种。相比而言，固体润滑具有结构简单、无需密封、摩擦学性能对环境温度不敏感的优点，但缺点是寿命相对有限；液体润滑可实现长寿命润滑需求，但其摩擦学性能对环境温度和转速敏感，且易于爬移、挥发；使用适宜的固体薄膜与润滑脂进行复合组成固液复合润滑体系，可兼具固体润滑和液体润滑各自的优点，并满足不同温度和转速等工况条件下的摩擦学需求，从而实现杯型谐波齿轮减速器的长寿命润滑。目前，采用软金属与全氟聚醚润滑脂构成杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑的技术方案能够满足谐波齿轮传动装置多种工况条件下的润滑和防护。但某些金属(如Fe、Ti)与全氟聚醚润滑脂在摩擦时会发生摩擦化学反应，易于导致全氟聚醚润滑脂的降解，缩短谐波齿轮减速器的润滑寿命。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术目的在于提供一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法，本专利技术提供的固-液复合润滑方法能够有效解决全氟聚醚润滑油脂在摩擦时因摩擦化学反应而导致其降解的技术问题，同时可利用润滑油脂的良好润滑性能延长杯型谐波齿轮减速器的润滑寿命。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供了一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法，包括以下步骤：(1)利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；(2)利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；(3)依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C-WC复合薄膜层表面。优选地，所述过渡层和C-WC复合薄膜层的总厚度为1μm～3μm。优选地，步骤(1)中所述封闭场非平衡磁控溅射法包括：对所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面依次进行Cr靶溅射和WC靶溅射；所述Cr靶溅射和WC靶溅射的电源功率独立地为4kW～8kW，直流偏压电压独立地为-50V～-200V，沉积时间独立地为10min～20min，工件架转动驱动电机转速独立地为1r/min～10r/min。优选地，所述Cr靶溅射和WC靶溅射在氩气中进行，所述氩气的分压独立地为2.0Pa～10.0Pa。优选地，步骤(2)中所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射的WC靶溅射的电源功率为2kW～4kW，直流偏压电压为-500V～-700V，沉积时间为60min～90min，工件架转动驱动电机转速为1r/min～10r/min。优选地，步骤(2)中所述等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在C2H2气氛中进行，所述C2H2气体的分压为0.5Pa～2.0Pa。优选地，所述封闭场非平衡磁控溅射前，还包括对所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面进行氩等离子体清洗，所述氩等离子体清洗的直流偏压电流为300mA～600mA，时间为10min～30min。优选地，所述全氟聚醚润滑油的涂覆量为0.5～1g。优选地，所述全氟聚醚润滑脂的涂覆量为1～2g。本专利技术提供的固-液复合润滑方法，包括以下步骤：利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C-WC复合薄膜层表面。在本专利技术中，利用封闭场非平衡磁控溅射沉积得到的过渡层具有良好的膜基结合性能，有利于实现C-WC复合薄膜层与钢基体间力学性能和热膨胀系数的过渡，从而提高C-WC复合薄膜层良好的膜基结合性能，并进而发挥润滑作用。在本专利技术中，利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在过渡层表面制得的C-WC复合薄膜层，具有低摩擦、高耐磨和良好的化学惰性，依次与低饱和蒸气压的全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂(以下简称全氟聚醚润滑油脂)进行复合后，在摩擦过程中，C-WC复合薄膜层不会与全氟聚醚润滑油脂发生摩擦化学反应，进而不会导致全氟聚醚润滑油脂在摩擦过程中发生降解，还能够有效地提高C-WC复合薄膜层的承载能力，使杯型谐波齿轮减速器可应用于高速、低速等不同工况条件。因此，本专利技术提供的固-液复合润滑方法能够有效解决全氟聚醚润滑油脂在摩擦时因摩擦化学反应而导致其发生降解的技术问题，延长杯型谐波齿轮减速器的润滑寿命。附图说明图1为本专利技术杯型谐波齿轮减速器的结构图，其中，1.柔轮、2.刚轮、3.波发生器、4.柔性轴承外圈、5.柔性轴承内圈、6.小挡片、7.钢球、8.柔性轴承保持架、9.凸轮、10.大挡片，右侧图为波发生器3的放大图；图2为本专利技术实施例中等离子体辅助化学气相沉积和封闭场非平衡磁控溅射装置的剖面结构示意图，其中，a.Cr靶溅射电源、b.真空室、c.氩气阀、d.充气阀、e.C2H2气阀、f.工件架、g.WC靶溅射电源、h.直流偏压电源、i.工件架转动驱动电机、j.放气阀、k.分子泵、l.机械泵；图3为实施例1固-液复合润滑处理后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器在真空环境条件下的全寿命曲线；图4为实施例1固-液复合润滑处理后XB1-60-150机型杯型谐波齿轮减速器在真空环境中不同温度条件下的传动效率；图5为实施例1制备得到的C-WC复合薄膜层的纳米压入曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法，包括以下步骤：利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C-WC复合薄膜层表面。在本专利技术中，所述杯型谐波齿轮减速器优选为本领域技术人员熟知的杯型谐波齿轮减速器，其具体结构如图1所示，图1为本专利技术杯型谐波齿轮减速器的结构图，其中，1.柔轮、2.刚轮、3.波发生器、4.柔性轴承外圈、5.柔性轴承内圈、6.小挡片、7.钢球、8.柔性轴承保持架、9.凸轮、10.大挡片，右侧图为发生器3的放大图。本专利技术在所述固-液复合润滑前优选将所述杯型谐波齿轮减速器的元件拆解为刚轮、柔轮、柔性轴承内圈、柔性轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；/n(2)利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；/n(3)依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C-WC复合薄膜层表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于杯型谐波齿轮减速器的固-液复合润滑方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)利用封闭场非平衡磁控溅射法在所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面沉积过渡层；所述过渡层由内至外依次包括Cr薄膜层和WC薄膜层；
(2)利用等离子体辅助化学气相沉积结合封闭场非平衡磁控溅射在所述过渡层表面沉积C-WC复合薄膜层；
(3)依次将全氟聚醚润滑油和全氟聚醚润滑脂涂覆在所述C-WC复合薄膜层表面。


2.根据权利要求1所述的固-液复合润滑方法，其特征在于，所述过渡层和C-WC复合薄膜层的总厚度为1μm～3μm。


3.根据权利要求1所述的固-液复合润滑方法，其特征在于，步骤(1)中所述封闭场非平衡磁控溅射法包括：对所述杯型谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、柔性轴承内圈和柔性轴承外圈表面依次进行Cr靶溅射和WC靶溅射；所述Cr靶溅射和WC靶溅射的电源功率独立地为4kW～8kW，直流偏压电压独立地为-50V～-200V，溅射沉积时间独立地为10min～20min，工件架转动驱动电机转速独立地为1r/min～10r/min。


4.根据权利要求3所述的固-液复合润滑方法，其特征在于，所述Cr靶溅射和WC靶溅射在氩气中进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晓明，翁立军，孙嘉奕，胡明，伏彦龙，杨军，王德生，姜栋，王琴琴，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62