專利名稱：具有真空濺鍍鍍層的軸瓦及其生產方法
技術領域：
本發明涉及內燃機之滑動軸承技術領域，尤其涉及一種具有真空濺鍍鍍層的軸瓦 及其生產方法。
背景技術：
軸瓦，是一種用于保護軸的元件。內燃機滑動軸承主要包括軸瓦、襯套、翻邊瓦及 止推片。滑動軸承的主要作用有1、支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉精度；2、減少轉軸與 支承之間的摩擦與磨損。對于高速、重載、高精度、結構上需要剖分的場合，需采用滑動軸 承，如汽輪機、離心式壓縮機、內燃機、大型電機等。軸承中起支承軸頸作用的零件是軸瓦， 因此軸瓦是滑動軸承中的重要零件。軸瓦作為發動機最關鍵的零件之一，軸瓦的性能好壞直接影響著發動機的性能。 隨著內燃機向高速、高載、環保方向發展，對軸瓦性能的要求不斷提高，要求軸瓦不僅有高 的承載能力和抗疲勞強度，同時具有良好的耐磨性、耐腐蝕性。近年來，隨著經濟的發展，人 們對汽車的需求不斷增加，環境的污染問題越來越受到人們的關注。隨著人們環境保護意 識的增強，內燃機對軸瓦還要具有良好的環保性能。傳統的銅合金軸瓦目前在高承載內燃機上得到很廣泛的應用，其在結構形式上由 一個鋼背層、一個銅合金的基底層、鎳柵層以及減摩層組成，其中基底層在鋼背層上，鎳柵 層鍍在基底層上，減摩層鍍在鎳柵層上。減摩層一般采用鉛錫銅(PbSnCu)三元合金。這種 軸瓦能在一種程度上滿足發動機的基本要求，但是應用在強化的內燃機上，由于減摩層的 抗疲勞強度低，不能滿足汽車內燃機發展需要，軸瓦的抗疲勞強度、耐腐蝕性及耐磨性都有 待提高。同時由于軸瓦中含有鉛等有害金屬元素，軸瓦對環境破壞的影響不容忽視，必須生 產環保型軸瓦，從而符合社會的發展需要。傳統的軸瓦減摩層一般是通過電鍍的方法沉積而成的。眾所周知，在生產的過程 中，由于是電鍍本身對環境及人員是非常有害的，這也是其一大缺點之一。

發明內容
本發明的目的在于提供一種鍍層的致密度好、抗疲勞強度高、耐磨性優良和環保 的具有真空濺鍍鍍層的軸瓦。本發明的另一個目的在于提供一種生產具有真空濺鍍鍍層的軸瓦的方法，使生產 出來的軸瓦具有高抗疲勞強度、高承載能力、耐磨性好的性能，環保。
本發明技術方案如下一種具有真空濺鍍鍍層的軸瓦，包括依次設置的鋼背層、基底 層、鎳柵層和減摩層，其特征在于所述減摩層由銅錫合金構成，按重量百分含量計算，銅錫 合金各元素的配比是錫5-7%，其余為銅。
所述銅錫合金各元素的配比是錫5%，其余為銅；或者所述銅錫合金各元素的配 比是錫6%，其余為銅；或者所述銅錫合金各元素的配比是錫7%，其余為銅。所述減摩層的厚度為15-20μπι。一種生產前述的具有真空濺鍍鍍層的軸瓦的方法，其特征在于包括以下步驟
1)將軸瓦基體安裝到濺鍍設備內，對濺鍍設備內部抽真空到設定值；
2)在前述設定的真空條件下采用離子電源對軸瓦表面進行離子清洗；
3 )在軸瓦基體與靶材之間建立水平正交電磁場，其中電場由一直流偏壓電源提供電場 能，直流偏壓電源從50V-900V連續可調，脈沖頻率從10%-85%連續可調，磁場由一磁控電源 提供磁場能，磁控電源為直流磁控電源且其值從100V-900V連續可調；
4)對軸瓦基體的內圓面濺鍍鎳柵層，軸瓦基體為通過澆鑄或燒結到鋼背層上的銅基合 金，靶材為純度為99. 9%的鎳耙，對水平正交電磁場加上電源，水平的正交電磁場對靶材進 行轟擊，靶材的中性粒子被擊出后沉積到軸瓦內圓表面，形成一層膜層即鎳柵層；
5)在步驟4)完成后，在鎳柵層上濺鍍銅錫合金減摩層，鎳柵層即為步驟4)之鎳柵層， 靶材為純度為99. 9%的CuSn6，對水平正交電磁場加上電源，水平的正交電磁場對靶材進行 轟擊，靶材的中性粒子被擊出后沉積到軸瓦內圓表面鎳柵層之面上，形成一層膜層即CuSn6 減摩層；
6)經冷卻后取出軸瓦。在步驟4)、步驟5)中的水平正交電磁場內加入惰性氣體，所述惰性氣體為純度 99. 99%以上的氬氣或氦氣。在步驟4)、步驟5)中，以水冷方式對靶材及磁場中的永磁體進 行冷卻處理。本發明的有益效果是(1)采用真空濺鍍軸瓦鍍層的方式，所生產的軸瓦鍍層的 致密度好，在金相顯微鏡下觀察或通過對比實驗分析，其致密度大大強于傳統的電鍍減摩 層；抗疲勞強度很高，經過試驗臺測試，其抗疲勞強度在130MPa以上，大大優于傳統鍍層； 軸瓦的耐磨性優良，是鉛錫銅合金鍍層的兩倍以上；硬度也較高，是水鍍生產出來的鍍層硬 度的2-3倍。(2)環保。鍍層本身不含鉛等有毒元素，因而軸瓦具有很好的環保性能；鍍層的沉 積過程也是環保的，沉積過程不是在水中進行，而是在高真空環境下進行，整個過程只需加 入媒介氣體氬氣或氦氣，不會對環境造成破壞；對人的身體健康也是環保的，整個過程只是 在裝瓦及下瓦的過程中需要人工進行，其它所有工序均可采用自動智能化控制。(3)采用本發明生產具有真空濺鍍鍍層的軸瓦的方法，幾乎對所有的材料都可以 通過真空濺鍍的方法獲得一層薄膜，突破了電鍍的局限性，因為電鍍受到多種因素的影響， 特別是金屬的化學性質限制了很多材料無法通過電鍍的方式形成鍍層。(4)在步驟4)、步驟5)中的水平正交電磁場內加入惰性氣體，如純度99. 99%以上 的氬氣或氦氣，惰性氣體的加入，增加了正交電磁場中的各離子、電子碰撞的時間和機率， 有利于濺鍍順利進行和濺鍍的效果。下面是本發明所述的具有真空濺鍍鍍層的軸瓦與現有技術比較例之軸瓦的具體 對比見表1。表1本發明與比較例的性能比較表1中減摩層材料的抗疲勞強度采用“藍寶石疲勞試驗臺”測試。通過耐磨損性采用“磨損試驗機”對比測試，可知，本發明之減摩層材料的抗疲勞 強度(MPa)，鍍層的致密度好，整個軸瓦的抗疲勞強度高、耐磨損性優良。


圖1為本發明具有真空濺鍍鍍層的軸瓦的剖面結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明包括鋼背層1和銅基合金制成的基底層2。所述的基底層2設 置在鋼背層1上，在基底層2上真空濺鍍一層鎳柵層3，鎳柵層3的厚度為1-3 μ m，在鎳柵 層3上真空濺鍍一層減摩層4。所述的減摩層4的材料是銅錫合金，即CuSrv重量百分含 量計算其成分比為錫5-7%，銅余量，其厚度為15-20 μ m。銅基合金基底層2可通過澆鑄或 燒結到鋼背層1上。減摩層4的抗疲勞強度可達130-150MPa。實施例一
銅錫合金各元素的配比是錫5%，其余為銅。實施例二
銅錫合金各元素的配比是錫6%，其余為銅。實施例三
銅錫合金各元素的配比是錫7%，其余為銅。一種制造上述具有真空濺鍍鍍層的軸瓦的方法，包括以下步驟
1)將軸瓦基體安裝到濺鍍設備內，對濺鍍設備內部抽真空到設定值；
2)在前述設定的真空條件下采用離子電源對軸瓦表面進行離子清洗；
53 )在軸瓦基體與靶材之間建立水平正交電磁場，其中電場由一直流偏壓電源提供電場 能，直流偏壓電源從50V-900V連續可調，脈沖頻率從10%-85%連續可調，磁場由一磁控電源 提供磁場能，磁控電源為直流磁控電源且其值從100V-900V連續可調；
4)對軸瓦基體的內圓面濺鍍鎳柵層，軸瓦基體為通過澆鑄或燒結到鋼背層上的銅基合 金，靶材為純度為99. 9%的鎳耙，對水平正交電磁場加上電源，水平的正交電磁場對靶材進 行轟擊，靶材的中性粒子被擊出后沉積到軸瓦內圓表面，形成一層膜層即鎳柵層；
5)在步驟4)完成后，在鎳柵層上濺鍍銅錫合金減摩層，鎳柵層即為步驟4)之鎳柵層， 靶材為純度為99. 9%的CuSn6，對水平正交電磁場加上電源，水平的正交電磁場對靶材進行 轟擊，靶材的中性粒子被擊出后沉積到軸瓦內圓表面鎳柵層之面上，形成一層膜層即CuSn6 減摩層；
6)經冷卻后取出軸瓦。在步驟4)、步驟5)中的水平正交電磁場內加入惰性氣體，所述惰性氣體為純度 99. 99%以上的氬氣或氦氣。在步驟4)、步驟5)中，以水冷方式對靶材及磁場中的永磁體進行冷卻處理。
權利要求
一種具有真空濺鍍鍍層的軸瓦，包括依次設置的鋼背層、基底層、鎳柵層和減摩層，其特征在于所述減摩層由銅錫合金構成，按重量百分含量計算，銅錫合金各元素的配比是錫5 7%，其余為銅。
2.根據權利要求1所述的具有真空濺鍍鍍層的軸瓦，其特征在于所述銅錫合金各元 素的配比是錫5%，其余為銅。
3.根據權利要求1所述的具有真空濺鍍鍍層的軸瓦，其特征在于所述銅錫合金各元 素的配比是錫6%，其余為銅。
4.根據權利要求1所述的具有真空濺鍍鍍層的軸瓦，其特征在于所述銅錫合金各元 素的配比是錫7%，其余為銅。
5.根據權利要求1-4所述的任一種具有真空濺鍍鍍層的軸瓦，其特征在于所述減摩 層的厚度為15-20 μ m。
6.一種生產權利要求1所述的具有真空濺鍍鍍層的軸瓦的方法，其特征在于包括以 下步驟1)將軸瓦基體安裝到濺鍍設備內，對濺鍍設備內部抽真空到設定值；2)在前述設定的真空條件下采用離子電源對軸瓦表面進行離子清洗；3 )在軸瓦基體與靶材之間建立水平正交電磁場，其中電場由一直流偏壓電源提供電場 能，直流偏壓電源從50V-900V連續可調，脈沖頻率從10%-85%連續可調，磁場由一磁控電源 提供磁場能，磁控電源為直流磁控電源且其值從100V-900V連續可調；4)對軸瓦基體的內圓面濺鍍鎳柵層，軸瓦基體為通過澆鑄或燒結到鋼背層上的銅基合 金，靶材為純度為99. 9%的鎳耙，對水平正交電磁場加上電源，水平的正交電磁場對靶材進 行轟擊，靶材的中性粒子被擊出后沉積到軸瓦內圓表面，形成一層膜層即鎳柵層；5)在步驟4)完成后，在鎳柵層上濺鍍銅錫合金減摩層，鎳柵層即為步驟4)之鎳柵層， 靶材為純度為99. 9%的CuSn6，對水平正交電磁場加上電源，水平的正交電磁場對靶材進行 轟擊，靶材的中性粒子被擊出后沉積到軸瓦內圓表面鎳柵層之面上，形成一層膜層即CuSn6 減摩層；6)經冷卻后取出軸瓦。
7.根據權利要求6所述的生產具有真空濺鍍鍍層的軸瓦的方法，其特征在于在步驟 4)、步驟5)中的水平正交電磁場內加入惰性氣體。
8.根據權利要求6所述的生產具有真空濺鍍鍍層的軸瓦的方法，其特征在于所述惰 性氣體為純度99. 99%以上的氬氣或氦氣。
9.根據權利要求6或7所述的生產具有真空濺鍍鍍層的軸瓦的方法，其特征在于所 述步驟4)、步驟5)中，以水冷方式對靶材及磁場中的永磁體進行冷卻處理。
全文摘要
本發明公開了一種具有真空濺鍍鍍層的軸瓦及其生產方法，具有真空濺鍍鍍層的軸瓦包括依次設置的鋼背層、基底層、鎳柵層和減摩層，其特征在于所述減摩層由銅錫合金構成，按重量百分含量計算，銅錫合金各元素的配比是錫5-7%，其余為銅，生產前述的具有空濺鍍鍍層的軸瓦的方法即是軸瓦內圓采用真空濺鍍沉積一層無鉛材料銅錫合金減摩層。本發明合金鍍層軸瓦具有鍍層的致密度好、抗疲勞強度高、耐磨性優良且環保的優點。
文檔編號C23C14/16GK101922513SQ20101024360
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者劉會學 申請人:廣州市安達汽車零件有限公司