一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法

摘要

本发明公开了一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，属于轴承表面处理技术领域，包括以下步骤：（一）电子束辐照处理；（二）清洗处理；（三）猝火处理；（四）激光冲击波处理；（五）冷等离子体处理。本发明提供了一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，对轴承的耐酸、耐碱、耐盐性能均显著提高，扩宽了轴承的应用范围，提升了轴承的使用品质，极具推广价值。

说明书

技术领域

本发明属于轴承表面处理技术领域，具体涉及一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法。

背景技术

轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。虽然现今生产轴承的技术都是相当成熟的，轴承也具有很好的耐腐蚀性，但是在强腐蚀介质，大气、海水、土壤中都不耐腐蚀，绝大数酸、碱、盐的水溶液对其均有很强的腐蚀性。正是因为轴承的应用，轴承的腐蚀造成的经济危害和社会危害巨大，且防护费用非常高。

为了改善轴承的耐腐蚀性，也有很多研究报道，但效果多一般，如申请号为：CN201610367360.4公开了一种空调轴承的表面防腐处理方法。包括以下步骤：使用磨料对空调轴承表面进行除锈处理，用除油剂除油，然后用水枪对轴承进行冲洗，再在140～180℃的温度下烘干，再经过氮化处理、氧化处理、抛光处理、二次氧化处理；本发明通过钢丸和钢砂的组合作为磨料，将空调轴承的表面杂质去除彻底，再经过氮化、氧化、抛光、氧化处理，实现空调轴承表面的防腐处理，提高空调轴承的使用寿命。其耐腐蚀性的提升效果并不显著，对于需要在强腐蚀性环境中工作的轴承来说，其效果太局限。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，对轴承的耐酸、耐碱、耐盐性能均显著提高，扩宽了轴承的应用范围，提升了轴承的使用品质，极具推广价值。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，包括以下步骤：

（一）电子束辐照处理：

将待处理的轴承置于GJ-1.5型高频高压大功率电子加速器上进行电子束辐照处理，完成后取出备用；

（二）清洗处理：

将步骤（一）中电子束辐照处理后的轴承浸入清洗液中，将超声波探头浸入清洗液液面下6~8cm处，进行超声辅助清洗，完成后滤出，纯水清洗3~5次后，烘干备用；

（三）猝火处理：

将步骤（二）中清洗处理后的轴承置于高温环境中进行高温猝火，完成后高温保温备用；

（四）激光冲击波处理：

取出步骤（三）中高温保温处理后的轴承，立马将处理剂喷覆到轴承的表面，在喷覆的同时进行激光冲击波处理；

（五）冷等离子体处理：

将步骤（四）中激光冲击波处理后的轴承置于等离子体发生器中进行冷等离子体处理，处理50~60s即可。

进一步地，步骤（一）中所述的电子束辐照处理的剂量为6~7×10

通过采用上述技术方案，当轴承受到高能电子束辐射时，入射的电子束辐射能量消失，释放给所撞击的分子中的原子，原子被激发，在分子链骨架上形成一定的活性自由基，提高轴承的表面活性，并在轴承的表面形成微弱的刻蚀，为后续的表面加强处理奠定很好的基础。

进一步地，步骤（二）中所述的清洗液中各成分及对应重量百分比为：木质素磺酸盐10~12%、重烷基苯磺酸盐6~10%、二氧化硅0.3~0.5%、山梨酸3~4%、高锰酸钾2~2.5%，余量为纯水。

进一步地，步骤（二）中所述的超声辅助清洗时超声波的频率控制为40~60kHz。

通过采用上述技术方案，在超声波辅助作用下清洗液快速作用于轴承表面，快速深层的清除掉轴承表面的油渍、污渍等，并加强刻蚀的深度。

进一步地，步骤（三）中所述的高温猝火处理的温度为1000~1100℃，猝火处理的时间为2~3h。

进一步地，步骤（三）中所述的高温保温处理的温度400~500℃。

通过采用上述技术方案，在前序处理的基础上，优化猝火时间、猝火温度，从而提高轴承的冲击韧性，且促进内外硬度均衡，从而改善轴承的耐化学腐蚀性以及耐应力腐蚀破裂性。

进一步地，步骤（四）中所述的处理剂中各成分及对应重量百分比为：环氧树脂18~24%、纳米二氧化硅0.55~0.85%、聚乙烯吡咯烷酮1~1.3%、钛酸丁酯2~3%、滑石粉2~4%、硅油3~4%、羧甲基纤维素钠3~3.5%，余量为去离子水，处理剂的喷覆厚度为0.6~0.8μm。

进一步地，步骤（四）中所述的激光冲击波处理时控制激光冲击波的发出功率为10~14GW/cm

进一步地，步骤（五）中所述的冷等离子体处理的频率为70~80MHz，功率为220~240W，真空度为2.33~3.22Pa。

通过采用上述技术方案，通过调节激光冲击波的发出功率、脉冲宽度，穿透处理剂，处理剂在激光冲击波的作用下在极短的时间内充分吸收激光冲击波强化脉冲能量并汽化电离，形成高温等离子体并迅速作用于轴承表面，以及刻蚀位置，从而进一步改善轴承的耐化学腐蚀性，再结合冷等离子体的作用，通过控制冷等离子体的工作参数，能有效避免轴承出现截面变形、弯曲变形和扭曲变形，提高轴承的强度，改善轴承的表面特性，提高其耐化学腐蚀性。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供了一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，对轴承的耐酸、耐碱、耐盐性能均显著提高，扩宽了轴承的应用范围，提升了轴承的使用品质，极具推广价值。

附图说明

图1为本发明具体实施方式部分各实施例耐化学腐蚀性试验对比图。

具体实施方式

一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，包括以下步骤：

（一）电子束辐照处理：

将待处理的轴承置于GJ-1.5型高频高压大功率电子加速器上进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为6~7×10

（二）清洗处理：

将步骤（一）中电子束辐照处理后的轴承浸入清洗液中，将超声波探头浸入清洗液液面下6~8cm处，进行频率为40~60kHz的超声辅助清洗，完成后滤出，纯水清洗3~5次后，烘干备用；其中清洗液中各成分及对应重量百分比为：木质素磺酸盐10~12%、重烷基苯磺酸盐6~10%、二氧化硅0.3~0.5%、山梨酸3~4%、高锰酸钾2~2.5%，余量为纯水；

（三）猝火处理：

将步骤（二）中清洗处理后的轴承置于高温环境中进行高温猝火，高温猝火处理的温度为1000~1100℃，猝火处理的时间为2~3h，完成后高温保温备用，高温保温处理的温度400~500℃；

（四）激光冲击波处理：

取出步骤（三）中高温保温处理后的轴承，立马将处理剂喷覆到轴承的表面，在喷覆的同时进行激光冲击波处理，激光冲击波处理时控制激光冲击波的发出功率为10~14GW/cm2，脉冲宽度为10~20ns；其中处理剂中各成分及对应重量百分比为：环氧树脂18~24%、纳米二氧化硅0.55~0.85%、聚乙烯吡咯烷酮1~1.3%、钛酸丁酯2~3%、滑石粉2~4%、硅油3~4%、羧甲基纤维素钠3~3.5%，余量为去离子水，处理剂的喷覆厚度为0.6~0.8μm；

（五）冷等离子体处理：

将步骤（四）中激光冲击波处理后的轴承置于等离子体发生器中进行冷等离子体处理，冷等离子体处理的频率为70~80MHz，功率为220~240W，真空度为2.33~3.22Pa，处理50~60s即可。

为了对本发明做更进一步的解释，下面结合下述具体实施例进行阐述。

实施例1

一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，包括以下步骤：

（一）电子束辐照处理：

将待处理的轴承置于GJ-1.5型高频高压大功率电子加速器上进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为6×10

（二）清洗处理：

将步骤（一）中电子束辐照处理后的轴承浸入清洗液中，将超声波探头浸入清洗液液面下6cm处，进行频率为40kHz的超声辅助清洗，完成后滤出，纯水清洗3次后，烘干备用；其中清洗液中各成分及对应重量百分比为：木质素磺酸盐10%、重烷基苯磺酸盐6%、二氧化硅0.3%、山梨酸3%、高锰酸钾2%，余量为纯水；

（三）猝火处理：

将步骤（二）中清洗处理后的轴承置于高温环境中进行高温猝火，高温猝火处理的温度为1000℃，猝火处理的时间为2h，完成后高温保温备用，高温保温处理的温度400℃；

（四）激光冲击波处理：

取出步骤（三）中高温保温处理后的轴承，立马将处理剂喷覆到轴承的表面，在喷覆的同时进行激光冲击波处理，激光冲击波处理时控制激光冲击波的发出功率为10GW/cm

（五）冷等离子体处理：

将步骤（四）中激光冲击波处理后的轴承置于等离子体发生器中进行冷等离子体处理，冷等离子体处理的频率为70MHz，功率为220W，真空度为2.Pa，处理50s即可。

为了对本发明做更进一步的解释，下面结合下述具体实施例进行阐述。

实施例2

一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，包括以下步骤：

（一）电子束辐照处理：

将待处理的轴承置于GJ-1.5型高频高压大功率电子加速器上进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为6.5×10

（二）清洗处理：

将步骤（一）中电子束辐照处理后的轴承浸入清洗液中，将超声波探头浸入清洗液液面下7cm处，进行频率为50kHz的超声辅助清洗，完成后滤出，纯水清洗4次后，烘干备用；其中清洗液中各成分及对应重量百分比为：木质素磺酸盐11%、重烷基苯磺酸盐8%、二氧化硅0.4%、山梨酸3.5%、高锰酸钾2.25%，余量为纯水；

（三）猝火处理：

将步骤（二）中清洗处理后的轴承置于高温环境中进行高温猝火，高温猝火处理的温度为1050℃，猝火处理的时间为2.5h，完成后高温保温备用，高温保温处理的温度450℃；

（四）激光冲击波处理：

取出步骤（三）中高温保温处理后的轴承，立马将处理剂喷覆到轴承的表面，在喷覆的同时进行激光冲击波处理，激光冲击波处理时控制激光冲击波的发出功率为12GW/cm

（五）冷等离子体处理：

将步骤（四）中激光冲击波处理后的轴承置于等离子体发生器中进行冷等离子体处理，冷等离子体处理的频率为75MHz，功率为230W，真空度为2.73Pa，处理55s即可。

实施例3

一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，包括以下步骤：

（一）电子束辐照处理：

将待处理的轴承置于GJ-1.5型高频高压大功率电子加速器上进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为7×10

（二）清洗处理：

将步骤（一）中电子束辐照处理后的轴承浸入清洗液中，将超声波探头浸入清洗液液面下8cm处，进行频率为60kHz的超声辅助清洗，完成后滤出，纯水清洗5次后，烘干备用；其中清洗液中各成分及对应重量百分比为：木质素磺酸盐12%、重烷基苯磺酸盐10%、二氧化硅0.5%、山梨酸4%、高锰酸钾2.5%，余量为纯水；

（三）猝火处理：

将步骤（二）中清洗处理后的轴承置于高温环境中进行高温猝火，高温猝火处理的温度为1100℃，猝火处理的时间为3h，完成后高温保温备用，高温保温处理的温度500℃；

（四）激光冲击波处理：

取出步骤（三）中高温保温处理后的轴承，立马将处理剂喷覆到轴承的表面，在喷覆的同时进行激光冲击波处理，激光冲击波处理时控制激光冲击波的发出功率为14GW/cm

（五）冷等离子体处理：

将步骤（四）中激光冲击波处理后的轴承置于等离子体发生器中进行冷等离子体处理，冷等离子体处理的频率为80MHz，功率为240W，真空度为3.22Pa，处理60s即可。

实施例4

一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，包括以下步骤：

（一）清洗处理：

将待处理的轴承浸入清洗液中，将超声波探头浸入清洗液液面下7cm处，进行频率为50kHz的超声辅助清洗，完成后滤出，纯水清洗4次后，烘干备用；其中清洗液中各成分及对应重量百分比为：木质素磺酸盐11%、重烷基苯磺酸盐8%、二氧化硅0.4%、山梨酸3.5%、高锰酸钾2.25%，余量为纯水；

（二）猝火处理：

将步骤（一）中清洗处理后的轴承置于高温环境中进行高温猝火，高温猝火处理的温度为1050℃，猝火处理的时间为2.5h，完成后高温保温备用，高温保温处理的温度450℃；

（三）激光冲击波处理：

取出步骤（二）中高温保温处理后的轴承，立马将处理剂喷覆到轴承的表面，在喷覆的同时进行激光冲击波处理，激光冲击波处理时控制激光冲击波的发出功率为12GW/cm

（四）冷等离子体处理：

将步骤（三）中激光冲击波处理后的轴承置于等离子体发生器中进行冷等离子体处理，冷等离子体处理的频率为75MHz，功率为230W，真空度为2.73Pa，处理55s即可。

实施例5

一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，包括以下步骤：

（一）电子束辐照处理：

将待处理的轴承置于GJ-1.5型高频高压大功率电子加速器上进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为6.5×10

（二）清洗处理：

将步骤（一）中电子束辐照处理后的轴承浸入清洗液中，将超声波探头浸入清洗液液面下7cm处，进行频率为50kHz的超声辅助清洗，完成后滤出，纯水清洗4次后，烘干备用；其中清洗液中各成分及对应重量百分比为：木质素磺酸盐11%、重烷基苯磺酸盐8%、二氧化硅0.4%、山梨酸3.5%、高锰酸钾2.25%，余量为纯水；

（三）激光冲击波处理：

取出步骤（二）中清洗处理后的轴承，立马将处理剂喷覆到轴承的表面，在喷覆的同时进行激光冲击波处理，激光冲击波处理时控制激光冲击波的发出功率为12GW/cm

（四）冷等离子体处理：

将步骤（三）中激光冲击波处理后的轴承置于等离子体发生器中进行冷等离子体处理，冷等离子体处理的频率为75MHz，功率为230W，真空度为2.73Pa，处理55s即可。

实施例6

一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，包括以下步骤：

（一）电子束辐照处理：

将待处理的轴承置于GJ-1.5型高频高压大功率电子加速器上进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为6.5×10

（二）清洗处理：

将步骤（一）中电子束辐照处理后的轴承浸入清洗液中，将超声波探头浸入清洗液液面下7cm处，进行频率为50kHz的超声辅助清洗，完成后滤出，纯水清洗4次后，烘干备用；其中清洗液中各成分及对应重量百分比为：木质素磺酸盐11%、重烷基苯磺酸盐8%、二氧化硅0.4%、山梨酸3.5%、高锰酸钾2.25%，余量为纯水；

（三）猝火处理：

将步骤（二）中清洗处理后的轴承置于高温环境中进行高温猝火，高温猝火处理的温度为1050℃，猝火处理的时间为2.5h，完成后高温保温备用，高温保温处理的温度450℃；

（四）冷等离子体处理：

将步骤（三）中猝火处理后的轴承置于等离子体发生器中进行冷等离子体处理，冷等离子体处理的频率为75MHz，功率为230W，真空度为2.73Pa，处理55s即可。

实施例7

一种提高轴承耐化学腐蚀性的表面处理方法，包括以下步骤：

（一）电子束辐照处理：

将待处理的轴承置于GJ-1.5型高频高压大功率电子加速器上进行电子束辐照处理，电子束辐照处理的剂量为6.5×10

（二）清洗处理：

将步骤（一）中电子束辐照处理后的轴承浸入清洗液中，将超声波探头浸入清洗液液面下7cm处，进行频率为50kHz的超声辅助清洗，完成后滤出，纯水清洗4次后，烘干备用；其中清洗液中各成分及对应重量百分比为：木质素磺酸盐11%、重烷基苯磺酸盐8%、二氧化硅0.4%、山梨酸3.5%、高锰酸钾2.25%，余量为纯水；

（三）猝火处理：

将步骤（二）中清洗处理后的轴承置于高温环境中进行高温猝火，高温猝火处理的温度为1050℃，猝火处理的时间为2.5h，完成后高温保温备用，高温保温处理的温度450℃；

（四）激光冲击波处理：

取出步骤（三）中高温保温处理后的轴承，立马将处理剂喷覆到轴承的表面，在喷覆的同时进行激光冲击波处理，激光冲击波处理时控制激光冲击波的发出功率为12GW/cm

对照组

申请号为：CN201610367360.4公开了一种空调轴承的表面防腐处理方法。

为了对比本发明效果，选取同一批出产的同一规格型号的轴承作为试验对象，将选取的轴承随机分成等质等量的7组，其中5组试验组，1组对照组，1组空白对照组，然后分别用实施例2、实施例4~7的方法对应处理试验组的轴承，同时用对照组的方法处理对照组的轴承，完成后，对各组轴承进行耐化学腐蚀性测试，具体为在常温常压下，每组（包括空白对照组）分别取6件壳体浸入8moL/L的NaCl溶液中，取6件壳体浸入8moL/L的HCl溶液中，取6件壳体浸入8moL/L的NaOH溶液中，观察各组壳体出现腐蚀的时间，并记录统计（每组试验均做6个平行试验，取其平均值作为最终结果）。具体试验对比数据如图1所示。

由图1可以看出，通过本发明方法处理后的轴承的耐化学腐蚀性最长可达51天，相较于对照组，其耐腐蚀性有显著的提升。