一种轴承外圈涂层、其制备方法及绝缘轴承技术

本发明专利技术提供了一种轴承外圈涂层、其制备方法及绝缘轴承，所述制备方法包括：在轴承外圈外表面依次喷涂金属材料和陶瓷材料，从而形成依次层叠的基体金属层和陶瓷层，将喷涂后的轴承外圈浸入封孔剂中，对陶瓷层内的孔隙进行封堵。本发明专利技术提供了一种陶瓷喷涂绝缘轴承的制备工艺，将普通轴承经简单的喷涂处理后形成绝缘轴承，采用金属材料打底，喷涂陶瓷材料，通过封孔剂的渗透效应对喷涂层的孔隙进行填充，提高了绝缘轴承的绝缘效果，采用本发明专利技术提供的制备方法制备得到的轴承外圈涂层的结合强度高、耐腐蚀、耐高温，生产成本低并可进行大规模量产。生产成本低并可进行大规模量产。生产成本低并可进行大规模量产。

【技术实现步骤摘要】
一种轴承外圈涂层、其制备方法及绝缘轴承


[0001]本专利技术属于轴承
，涉及一种轴承外圈涂层、其制备方法及绝缘轴承。

技术介绍

[0002]轴承是机械装备中重要的核心基础件，其性能优劣直接影响着重大装备与主机的质量、性能及可靠性，常常被誉为机械装备中的“心脏”零部件。近年来，随着变频器驱动技术的发展，交流变频电机在机械工业领域应用更加广泛，其中使用最多的是变频调速感应电机。然而对于大功率、变频、高压防爆电机，高速轨道列车牵引电动机，水利、火力、风力发电机等设备，往往其内部的电机轴承主要的破坏失效形式为“电蚀”。电蚀是轴承常见的损伤形式之一，当电流流过轴承时，会对轴承造成损伤，大大缩减轴承寿命，会造成轴承在短短几天，甚至几小时内失效。
[0003]多年来，绝缘轴承一直是行业研究的热点，研究得比较多的绝缘轴承种类包括混合陶瓷轴承、树脂覆膜绝缘轴承和陶瓷喷涂绝缘轴承。
[0004]其中，混合陶瓷绝缘轴承属于陶瓷轴承的一种，与全陶瓷轴承不同的是该类轴承只是将内、外套圈或者滚动体中的其一或其二，用陶瓷代替常用的钢材料，具有比重轻、刚性好、耐高温、抗腐蚀及良好的绝缘性能，尤其适用于高速运转工况，是常见的一种绝缘轴承。但由于陶瓷材料硬脆难于加工，工艺比较复杂，且轴承加工精度要求较高。由于对各项技术的要求较高，对该类轴承仍不能实现大批量稳定生产。
[0005]树脂覆膜绝缘轴承一般是在轴承套圈表面注塑出一层聚苯硫醚PPS树脂，以此切断电流循环途径，预防电腐蚀的发生。表面树脂覆膜绝缘轴承，因其成本较低、电绝缘性好等优点，常被用于国内外非高速的轨道列车电机中。PPS树脂具有耐高温、弱吸水性等特点。在高温高湿环境下仍具有较好的绝缘性。但由于该材料的热传导率低和热膨胀系数大，当轴承在工作过程中产生的大量热不宜散出，会导致内部高温，引起尺寸发生变化。此外，该材料还存在脆性大、抗冲击强度低等不足。该类轴承在反复拆装或发生碰撞时易出现边缘破损。这类绝缘轴承不适用于工作温升较大，经常拆卸或对尺寸变化要求较高的场合。
[0006]陶瓷喷涂绝缘轴承是最常见的一种绝缘轴承，通常采用等离子喷涂方法，在轴承的内外套圈外表面及侧端面制备一种高绝缘性的陶瓷涂层，以实现轴承绝缘，防止电腐蚀现象发生。该类圈轴承不仅具有高温下良好绝缘性和耐磨损耐腐蚀性，而且还具有较优的自身稳定性，可制备大、中、小尺寸各类型的轴承。并可加工至所需精度要求。实际应用中可与普通电机轴承相互替换。该类绝缘轴承使用时限制条件少，应用范围广，可用于电力行业、机械装备、铁路行业及新能源汽车电机等众多领域的电气电机设备中。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种轴承外圈涂层、其制备方法及绝缘轴承，本专利技术提供了一种陶瓷喷涂绝缘轴承的制备工艺，将普通轴承经简单的喷涂处理后形成绝缘轴承，采用金属材料打底，喷涂陶瓷材料，通过封孔剂的渗透效应对喷涂
层的孔隙进行填充，提高了绝缘轴承的绝缘效果，采用本专利技术提供的制备方法制备得到的轴承外圈涂层的结合强度高、耐腐蚀、耐高温，生产成本低并可进行大规模量产。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种轴承外圈涂层的制备方法，所述制备方法包括：
[0010]在轴承外圈外表面依次喷涂金属材料和陶瓷材料，从而形成依次层叠的基体金属层和陶瓷层，将喷涂后的轴承外圈浸入封孔剂中，对陶瓷层内的孔隙进行封堵。
[0011]本专利技术提供了一种陶瓷喷涂绝缘轴承的制备工艺，将普通轴承经简单的喷涂处理后形成绝缘轴承，采用金属材料打底，喷涂陶瓷材料，通过封孔剂的渗透效应对喷涂层的孔隙进行填充，提高了绝缘轴承的绝缘效果，采用本专利技术提供的制备方法制备得到的轴承外圈涂层的结合强度高、耐腐蚀、耐高温，生产成本低并可进行大规模量产。
[0012]作为本专利技术一种优选的技术方案，对所述轴承外圈进行喷涂前，对所述轴承外圈进行清洗。
[0013]优选地，所述清洗过程包括将轴承外圈放入清洗液中浸泡一段时间，取出后将轴承外圈表面的油污擦拭干净，随后烘干备用。
[0014]优选地，所述浸泡时间为20～30min，例如可以是20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min或30min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，所述清洗液包括丙酮。
[0016]优选地，所述烘干温度为80～100℃，例如可以是80℃、82℃、84℃、86℃、88℃、90℃、92℃、94℃、96℃、98℃或100℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述轴承外圈清洗完成后，对所述轴承外圈的喷涂区域进行喷砂。
[0018]优选地，所述喷砂开始前，通过遮蔽胶带粘贴所述轴承外圈的非喷涂区域。
[0019]优选地，所述喷砂过程采用的喷砂介质为白玉刚。
[0020]优选地，所述喷砂介质的目数为20～30目，例如可以是20目、21目、22目、23目、24目、25目、26目、27目、28目、29目或30目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述喷砂的压力为0.4～0.5MPa，例如可以是0.4MPa、0.41MPa、0.42MPa、0.43MPa、0.44MPa、0.45MPa、0.46MPa、0.47MPa、0.48MPa、0.49MPa或0.5MPa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述喷砂过程中，喷枪与所述轴承外圈的喷砂距离为100～150mm，例如可以是100mm、105mm、110mm、115mm、120mm、125mm、130mm、135mm、140mm、145mm或150mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述喷砂的喷砂角度为75～85
°
，例如可以是75
°
、76
°
、77
°
、78
°
、79
°
、80
°
、81
°
、82
°
、83
°
、84
°
或85
°
，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，所述喷砂结束后，对所述轴承外圈依次进行喷吹和预热。
[0025]需要说明的是，通过对轴承外圈的喷涂区域进行喷砂处理，提高喷涂区域的表面
粗糙度，从而增强了涂层与轴承外圈之间的结合强度。喷砂完成后，采用干燥洁净的高压空气对轴承外圈进行喷吹，吹去轴承外圈表面残余的砂粒及浮尘，随后将轴承外圈放置于喷涂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴承外圈涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在轴承外圈外表面依次喷涂金属材料和陶瓷材料，从而形成依次层叠的基体金属层和陶瓷层，将喷涂后的轴承外圈浸入封孔剂中，对陶瓷层内的孔隙进行封堵。2.根据权利要求1所述的轴承外圈涂层的制备方法，其特征在于，对所述轴承外圈进行喷涂前，对所述轴承外圈进行清洗；优选地，所述清洗过程包括将轴承外圈放入清洗液中浸泡一段时间，取出后将轴承外圈表面的油污擦拭干净，随后烘干备用；优选地，所述浸泡时间为20～30min；优选地，所述清洗液包括丙酮；优选地，所述烘干温度为80～100℃。3.根据权利要求1或2所述的轴承外圈涂层的制备方法，其特征在于，所述轴承外圈清洗完成后，对所述轴承外圈的喷涂区域进行喷砂；优选地，所述喷砂开始前，通过遮蔽胶带粘贴所述轴承外圈的非喷涂区域；优选地，所述喷砂过程采用的喷砂介质为白玉刚；优选地，所述喷砂介质的目数为20～30目；优选地，所述喷砂的压力为0.4～0.5MPa；优选地，所述喷砂过程中，喷枪与所述轴承外圈的喷砂距离为100～150mm；优选地，所述喷砂的喷砂角度为75～85
°
；优选地，所述喷砂结束后，对所述轴承外圈依次进行喷吹和预热。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的轴承外圈涂层的制备方法，其特征在于，所述金属材料为镍和铝组成的混合金属粉末；优选地，以所述金属材料的总质量分数为100wt％计，所述镍的质量分数为92～98wt％，所述铝的质量分数为2～8wt％；优选地，所述金属材料的喷涂厚度为20～50μm；优选地，所述金属材料的喷涂方式为等离子体喷涂；优选地，所述金属材料的喷涂过程采用的电弧电流为400～430A；优选地，所述金属材料的喷涂过程采用的电弧电压为110～130V；优选地，所述金属材料的喷涂过程采用的功率为44～50kW；优选地，所述金属材料的喷涂过程采用的主气为氩气；优选地，所述金属材料的喷涂过程采用的主气流量为80～120L/min；优选地，所述金属材料的喷涂过程采用的次气为氢气；优选地，所述金属材料的喷涂过程采用的次气流量为10～20L/min；优选地，所述金属材料的喷涂过程中，喷枪与轴承外圈之间的喷涂距离为100～150mm；优选地，所述金属材料的喷涂过程中，所述金属材料的送料速率为10～20g/min；优选地，所述金属材料的喷涂过程中，喷枪的移动速度为5～8m/min。5.根据权利要求1
‑‑
4任一项所述的轴承外圈涂层的制备方法，其特征在于，所述陶瓷材料包括高纯氧化铝粉末或高纯氧化锆粉末；优选地，所述高纯氧化铝粉末的纯度≥99.95％；优选地，所述陶瓷材料的喷涂厚度为200～400μm；
优选地，所述陶瓷材料的喷涂方式为等离子体喷涂；优选地，所述陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大猛，王荣国，庞华，杜平圳，黄黎，李宁，
申请(专利权)人：清华大学天津高端装备研究院清华大学，
类型：发明
国别省市：