【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属表面改性，尤其是涉及一种柔轮及其制备方法、谐波减速机。
技术介绍
1、谐波减速机具有结构紧凑、质量轻、承载能力强、传动精度高等特点，广泛应用于机器人自动化、航空航天等领域，柔轮作为其中的核心零件，其摩擦磨损性能对于提升减速机的寿命及精度保持性能具有重要作用。
2、通常，谐波减速机的柔轮零件在经过原材料棒材锻造成型热处理及机加工后，会对其实施表面喷完强化处理，这对于提升柔轮零件的齿根疲劳强度具有一定效果。
3、但是，除了疲劳性能，柔轮零件的摩擦磨损性能对于谐波减速机的服役寿命及精度保持性同样至关重要，它直接影响着柔轮内壁与柔性轴承外圈以及柔轮齿面与刚轮齿面这两对关键摩擦副在服役过程中的摩擦磨损行为，目前暂时没有针对柔轮零件提升减摩耐磨性能的有效方案。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种柔轮，能够有效提高所得柔轮的耐磨性能，显著提升了其服役寿命及精度。
2、本专利技术还提供了上述柔轮的制备方法。
3、本专利技术还提供了包括上述柔轮的谐波减速机。
4、根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种柔轮，所述柔轮包括柔轮本体，所述柔轮本体的表面设有润滑涂层，所述润滑涂层包括设于所述柔轮本体表面的过渡层，以及设于所述过渡层远离所述柔轮本体一侧表面的功能层；
5、所述过渡层的成分包括cr、ti和mn中的至少一种；
6、所述功能层的成分包括
7、根据本专利技术实施例的柔轮，至少具有如下有益效果：
8、本专利技术提供的谐波减速机，在柔轮中引入了具有减摩耐磨作用的复合结构润滑涂层(过渡层+功能层)，可以有效降低柔轮内壁与柔性轴承外圈以及柔轮齿面与刚轮齿面在服役过程中的摩擦磨损，从而具有较高的寿命及精度保持性能。具体地：
9、所述过渡层可增强所述柔轮本体和所述功能层之间结合力；功能层中，硫化钼(例如mos2)的摩擦润滑特性较好，同时兼具一定的耐磨性。两者结合可获得长寿命历程中的耐磨性。
10、谐波减速机的柔轮在运转过程中是要一直发生大程度的往复变形的，而其他产品中零件在服役中一般只是受力不会发生大尺度变形。所以，柔轮的表面涂层是需要摩擦润滑特性、耐磨性和涂层结合力等指标的兼顾和平衡，传统的dlc等涂层更多的是追求高硬度和高耐磨，而容易脱落。本专利技术提供的柔轮中，过渡层和功能层具备一定的柔性变形能力，同时具有较高的耐磨性和结合力，且使用过程中不容易发生脱落。
11、进一步的，虽然硫化钼本身具有良好的润滑性，但缺点是在室温潮湿空气中，容易与氧和水发生化学反应，造成功能层润滑性能失效。掺杂ti之后就可以显著改善功能层的抗湿度环境能力，同时掺杂钛对于提升功能层的机械强度也有积极效果。和类似的掺杂元素相比，ti的掺杂对功能层机械强度的提升更佳显著，所得功能层的耐磨性会更优。
12、根据本专利技术的一些实施例，按质量百分数计，所述柔轮本体的元素组成如下：
13、c：0.36～0.43％；si：0.15～0.35％；mn：0.60～0.90％；p≤0.03％；s≤0.03％；cu≤0.30％；ni：1.60～2.00％；cr：0.60～1.00％；mo：0.15～0.30％，fe其他。
14、根据本专利技术的一些实施例，所述柔轮本体为sncm439材料。
15、根据本专利技术的一些实施例，所述过渡层的成分包括ti。进一步具体的，所述功能层为ti层。cr、ti、mn都具备提升结合力的作用，但是由于功能层中也进行了钛掺杂，如果过渡层的材质选择钛，则一方面制备过程中，不需要频繁的更换靶材，另一方面可进一步提升过渡层和功能层之间的结合强度。
16、根据本专利技术的一些实施例，所述功能层中，ti的原子百分数为5～25％。如果低于上述比例，可能起不到ti元素应有的效果(改善抗湿度能力、增加机械强度)，如果占个比例很大，就会弱化mos2本身具有的摩擦润滑性能。因此，在上述范围内，所得功能层可具有较优的耐湿性、耐氧性、耐磨性和润滑性。
17、根据本专利技术的一些实施例，所述功能层中，ti的原子百分数为9～20％。例如具体可以是12～18％。进一步具体可以是约15％。
18、根据本专利技术的一些实施例，所述功能层中，ti的原子百分数为6～9％。
19、根据本专利技术的一些实施例，所述功能层中，mo的原子百分数为35～45％；和/或，所述功能层中，s的原子百分数为30～40％。
20、根据本专利技术的一些实施例，所述功能层中，mo的原子百分数为38～42％。例如具体可以是约40％。
21、根据本专利技术的一些实施例，所述功能层中，mo的原子百分数为43～45％。例如具体可以是约44％。
22、根据本专利技术的一些实施例，所述功能层中，s的原子百分数为32～39％。例如具体可以是约35％或38％。
23、所述功能层的制备过程中，采用的靶材包括mos2靶材，因此所得功能层中的硫化钼一定程度上继承了mos2靶材的层状结构和润滑性能。但是采用磁控溅射制备所述功能层的过程中，s原子很容易和环境中的h原子形成h2s蒸发掉，因此所得功能层中的硫化钼并不是完全化学计量比的二硫化钼，但这并不影响其带来的润滑性能。
24、根据本专利技术的一些实施例，所述功能层中，还包括其他元素。
25、根据本专利技术的一些实施例，所述其他元素占所述功能层的原子百分数≤10％。例如具体可以是约8％或5％。
26、根据本专利技术的一些实施例，所述其他元素包括c元素和o元素。所述其他元素主要来自所述功能层制备过程中的环境污染，例如不能实现完全真空等。
27、根据本专利技术的一些实施例，所述润滑涂层的厚度为3～5μm。例如具体可以是3.5～4.5μm。进一步具体可以是约4μm。
28、根据本专利技术的一些实施例，所述过渡层和功能层的厚度比为1:2.5～3.5。例如具体可以是约1:3。
29、根据本专利技术第二方面的实施例，提供了一种所述柔轮的制备方法，所述制备方法包括采用磁控溅射的方法，用含有cr、ti或mn的靶材，在所述柔轮本体表面形成所述过渡层；再用含有ti和mos2的靶材，在所述过渡层表面形成所述功能层。
30、由于所述制备方法采用了上述实施例的柔轮的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。进一步的，所述制备方法操作简单，且不会伤害柔轮本体，因此具有较高的实用性和工业推广性。
31、根据本专利技术的一些实施例，所述磁控溅射，采用的设备包括pvd(physical vapordeposition；物理气相沉积)真空镀膜设备。
32、根据本专利技术的一些实施例，所述制备方法还包括在形成所述过渡层之前，清洗所述柔轮本体。
33、根据本专利技术的一些实施例，所述清洗包括依次进行的有机溶剂清洗和a本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔轮，其特征在于，所述柔轮包括柔轮本体，所述柔轮本体的表面设有润滑涂层，所述润滑涂层包括设于所述柔轮本体表面的过渡层，以及设于所述过渡层远离所述柔轮本体一侧表面的功能层；
2.根据权利要求1所述的柔轮，其特征在于，所述功能层中，所述Ti的原子百分数为5～25％。
3.根据权利要求2所述的柔轮，其特征在于，所述功能层中，Ti的原子百分数为9～20％。
4.根据权利要求1所述的柔轮，其特征在于，所述功能层中，Mo的原子百分数为35～45％；和/或，所述功能层中，S的原子百分数为30～40％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的柔轮，其特征在于，所述功能层中，还包括其他元素；和/或，所述其他元素占所述功能层的原子百分数＜10％。
6.根据权利要求1所述的柔轮，其特征在于，所述润滑涂层的厚度为3～5μm。
7.根据权利要求1或6所述的柔轮，其特征在于，所述过渡层和功能层的厚度比为1:2.5～3.5。
8.一种如权利要求1～7任一项所述柔轮的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括采用磁控溅射的方法，
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在形成所述过渡层之前，清洗所述柔轮本体。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述清洗包括依次进行的有机溶剂清洗和Ar离子辉光溅射清洗。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，形成所述过渡层时，所用靶材的偏压为-(400～600)V；和/或，形成所述过渡层时，所用靶材的工作电流为1.5～2.5A。
12.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，形成所述功能层时，采用的靶材包括Ti靶和MoS2靶。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，形成所述功能层时，所述Ti靶的工作电流为0.2～2.0A；和/或，形成所述功能层时，所述Ti靶的偏压为-(400～600)V。
14.一种谐波减速机，其特征在于，所述谐波减速机包括如权利要求1～7任一项所述的柔轮。
...【技术特征摘要】
1.一种柔轮，其特征在于，所述柔轮包括柔轮本体，所述柔轮本体的表面设有润滑涂层，所述润滑涂层包括设于所述柔轮本体表面的过渡层，以及设于所述过渡层远离所述柔轮本体一侧表面的功能层；
2.根据权利要求1所述的柔轮，其特征在于，所述功能层中，所述ti的原子百分数为5～25％。
3.根据权利要求2所述的柔轮，其特征在于，所述功能层中，ti的原子百分数为9～20％。
4.根据权利要求1所述的柔轮，其特征在于，所述功能层中，mo的原子百分数为35～45％；和/或，所述功能层中，s的原子百分数为30～40％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的柔轮，其特征在于，所述功能层中，还包括其他元素；和/或，所述其他元素占所述功能层的原子百分数＜10％。
6.根据权利要求1所述的柔轮，其特征在于，所述润滑涂层的厚度为3～5μm。
7.根据权利要求1或6所述的柔轮，其特征在于，所述过渡层和功能层的厚度比为1:2.5～3.5。
8.一种如权利要求1～7任一项所述柔轮的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：张金睿，井丽龙，冯涛，覃明，
申请(专利权)人：广东极亚精机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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