CN117403302A - 一种高强高韧轴承用钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢料技术领域，具体是一种高强高韧轴承用钢及其制备方法，对钢料依次进行一次均质化处理、镦拔、二次均质化处理、造孔、碾环，机加工成坯体，然后进行激光熔凝处理，以盐酸甜菜碱‑乙二醇低共熔离子液体为溶剂，利用超声辅助镀覆工艺在钢表面依次形成镍‑钴‑纳米碳化钨层、镍‑钴‑改性二硫化钼镀层，构建梯度硬度及大幅提高钢的耐磨性、耐腐蚀性，然后用硬脂酸进行处理，得到超疏水表面；先用液态超声剥离得到二硫化钼纳米片，然后利用微波处理，在二硫化钼纳米片上原位生长二氧化钛，在复合纳米二硫化钼上原位生长以2,5‑呋喃二甲酸为有机配体的钴铈有机双金属骨架，为缓蚀剂1‑氨基苯并***提供纳米容器。

Description

一种高强高韧轴承用钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢料技术领域，具体是一种高强高韧轴承用钢及其制备方法。
背景技术
轴承是机械设备零部件的重要组成部分，主要功能是支撑机械旋转体，降低机械旋转体运动过程中的摩擦系数。随着汽车、机械制造等领域的快速发展，对各类轴承设计应力、轻量化需求的不断增多，高强高韧轴承有巨大的应用前景。
现有市场多用钢料制备各类轴承，因此钢料的性能决定轴承的性能，而轴承的精度、性能、可靠性对机械设备的精度、性能、可靠性具有决定性作用。同时轴承用钢在投入使用前，为了增强轴承的抗腐蚀能力和耐磨性，通常会进行镀覆处理，但是进行镀层处理时，容易发生镀层与钢料结合力不好、良品率低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强高韧轴承用钢及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种高强高韧轴承用钢的制备方法，包括以下步骤：
S1：取钢料作为原料，一次均质化处理、镦拔、二次均质化处理、造孔、碾环，机加工成型，激光熔凝处理，油冷冷却；
S2：将S1中熔凝后的钢料依次进行磨砂、抛光、水洗、碱洗、超声清洗、酸洗、水洗后，得到预处理基材，干燥备用；
S3：制备含有纳米碳化钨的预镀液，将预处理基材放入预镀液中，进行超声辅助预镀处理，得到预镀基材；
S4：制备含有改性纳米二硫化钼的复合镀液，将预镀基材放入复合镀液中进行超声辅助镀覆处理，得到基材；
S5：将基材放入硬脂酸乙醇溶液中浸渍处理，干燥，得到一种高强高韧轴承用钢。
进一步的，一次均质化处理的工作条件为：以5℃/min速率从25℃升温至450℃，保温10-12h；镦拔的工作条件为：镦拔采用两墩一拔，墩拔比为1.8；二次均质化处理的工作条件为：以5℃/min速率从25℃升温至450℃，保温5-6h；碾环的工作条件为：用碾环机进行轧制，碾环径向进给速度为0.7mm/s，碾环前预热至355℃。
进一步的，激光熔凝处理工作条件为：在氩气环境下，激光光斑直径为2mm，激光功率为1.4kW，扫描速度在5-7mm/s。
进一步的，预镀液的组成为：以盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍72g/L、氨基磺酸镍13g/L、氯化钴45g/L、纳米碳化钨5g/L。
进一步的，超声辅助预镀处理的工作条件为：预镀时间为1h，预镀温度65-70℃，超声功率为300W。
进一步的，复合镀液的组成为：以盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍72g/L、氨基磺酸镍13g/L、氯化钴45g/L、改性纳米二硫化钼13g/L。
进一步的，超声辅助镀覆处理的工作条件为：镀覆时间为2h，温度65-70℃，超声功率为320W。
进一步的，盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为盐酸甜菜碱与乙二醇按照摩尔量1：6配置而成。
进一步的，改性纳米二硫化钼的制备包括以下步骤：
1）将二硫化钼超声分散在去离子水中，加入N-甲基吡咯烷酮，通过超声波细胞破碎仪进行超声，在60%的振幅下超声50-60min，5000r/min的速度离心1-2h，用N-甲基吡咯烷酮溶液收集沉淀，在60%振幅下继续超声5h，干燥，得到二硫化钼纳米片；
2）在冰水浴条件下，向硝酸水溶液中加入二硫化钼纳米片、异丙醇、钛酸四丁酯的混合液，升温至70-80℃保温3-4h，以80-100W微波10-15min，干燥，得到复合纳米二硫化钼；
3）将复合纳米二硫化钼、聚乙烯吡咯烷酮、硝酸铈、硝酸钴、N,N-二甲基乙酰胺、乙醇、去离子水混合，搅拌12-14h，加入2,5-呋喃二甲酸、N,N-二甲基乙酰胺、乙醇、去离子水的混合液，超声处理10-15min，在90-95℃保温44-48h，干燥，得到中间制剂；将中间制剂分散于含有1-氨基苯并***的丙酮溶液中，转移到真空环境中，将气压降至0.08-0.09MPa，静置20-30min后取出，离心，然后继续分散至1-氨基苯并***的丙酮溶液中，重复操作3-5次，干燥，得到改性纳米二硫化钼。
进一步的，浸渍处理的工作条件为：硬脂酸乙醇溶液的组成为：以乙醇为溶剂，其中硬脂酸的含量为0.1-0.2mol/L；浸渍时间为30-50min。
本发明的有益效果：
本发明提供一种高强高韧轴承用钢及其制备方法，用激光对钢料进行熔凝处理，然后依次用含有纳米碳化钨的预镀液、含有改性纳米二硫化钼的复合镀液对熔凝钢料进行镀覆处理，在钢料表面构建梯度硬度及大幅提高钢料的耐磨性及耐腐蚀性，然后用硬脂酸进行处理，得到具有疏水表面的高强高韧轴承用钢。
本发明中选用钢料作为轴承用原料，依次进行一次均质化处理、镦拔、二次均质化处理、造孔、碾环，机加工成坯体，利用在镦拔前后进行均质化处理，通过控制其工艺参数，使两次均质化温度一致，时间保持一半，使钢析出相的尺寸与数量减小，提高其腐蚀性能；针对传统强化工艺处理后的钢料存在的表面硬化层分布不均匀等问题，本发明中通过控制激光的功率和扫描速度，改善了钢表面相***化层的均匀性，达到淬硬层硬度高、易实现自动化的目的；
为了提高钢料的耐磨性与抗腐蚀性，本发明中通过两次镀覆处理，在熔凝钢料表面构建梯度硬度层；为了改善现有水溶液镀覆工艺存在的金属镀层易产生氢脆、金属阳极易钝化、镀覆废液处理困难等问题，本发明中选用化学热稳定性好、电化学窗口宽、蒸气压低、导电性好、价廉低毒的盐酸甜菜碱-乙二醇低共熔离子液体为溶剂，本发明为提高钢料的耐磨性，利用超声辅助镀覆工艺在钢料表面引入镍-钴-二硫化钼镀层，为了提高镍-钴-二硫化钼镀层耐磨镀层与钢料表面的结合力，先在熔凝钢料表面预镀一层镍-钴-纳米碳化钨层，同时大幅提高钢机械性能。
现有工艺中通常直接将二硫化钼作为涂层原料，但存在工艺不佳导致二硫化钼含量过少没有效果、润滑相过多容易脱落、在高温制备过程中易氧化等问题；本发明先用液态超声剥离得到二硫化钼纳米片，然后利用微波处理，在二硫化钼纳米片上原位生长二氧化钛，从而得到结构致密、厚度均匀、易于操作、重复率高的核壳结构自润滑的复合纳米二硫化钼，从而提高钢的耐高温润滑性；在复合纳米二硫化钼上原位生长以2,5-呋喃二甲酸为有机配体的钴铈有机双金属骨架，为缓蚀剂1-氨基苯并***提供纳米容器，其中铈离子与1-氨基苯并***协同起到缓蚀效果，在复合镀液中引入复合纳米二硫化钼，不仅有效提高镀层的耐磨性、耐腐蚀性；然后用硬脂酸对钢表面进行疏水处理，结合两次镀覆处理，赋予钢料超疏水表面，来提高钢料表面的自清洁性，镀覆层中复合纳米二硫化钼的引入，能有效增强硬脂酸与钢料表面的结合力。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：一种高强高韧轴承用钢的制备方法，包括以下步骤：
S1：取钢料作为原料，一次均质化处理、镦拔、二次均质化处理、造孔、碾环，机加工成型，激光熔凝处理，油冷冷却；
一次均质化处理的工作条件为：以5℃/min速率从25℃升温至450℃，保温10h；镦拔的工作条件为：镦拔采用两墩一拔，墩拔比为1.8；二次均质化处理的工作条件为：以5℃/min速率从25℃升温至450℃，保温5h；碾环的工作条件为：用碾环机进行轧制，碾环径向进给速度为0.7mm/s，碾环前预热至355℃；
激光熔凝处理工作条件为：在氩气环境下，激光光斑直径为2mm，激光功率为1.4kW，扫描速度在5mm/s；
S2：将S1中熔凝后的钢料依次进行磨砂、抛光、水洗、碱洗、超声清洗、酸洗、水洗后，得到预处理基材，干燥备用；
S3：制备含有纳米碳化钨的预镀液，将预处理基材放入预镀液中，进行超声辅助预镀处理，得到预镀基材；
预镀液的组成为：以盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍72g/L、氨基磺酸镍13g/L、氯化钴45g/L、纳米碳化钨5g/L；
盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为盐酸甜菜碱与乙二醇按照摩尔量1：6配置而成；
超声辅助预镀处理的工作条件为：预镀时间为1h，预镀温度70℃，电流密度10mA/cm2，超声功率为300W；
S4：制备含有改性纳米二硫化钼的复合镀液，将预镀基材放入复合镀液中进行超声辅助镀覆处理，得到基材；
复合镀液的组成为：以盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍72g/L、氨基磺酸镍13g/L、氯化钴45g/L、改性纳米二硫化钼13g/L；
超声辅助镀覆处理的工作条件为：镀覆时间为2h，温度65℃，电流密度12mA/cm2，超声功率为320W；
改性纳米二硫化钼的制备包括以下步骤：
1）将0.8g二硫化钼超声分散在40mL去离子水中，加入0.24gN-甲基吡咯烷酮，通过超声波细胞破碎仪进行超声，在60%的振幅下超声50min，5000r/min的速度离心1h，用嗄0mL6g/L的N-甲基吡咯烷酮溶液收集沉淀，在60%振幅下继续超声5h，干燥，得到二硫化钼纳米片；
2）在冰水浴条件下，向500mL0.2%的硝酸水溶液中加入0.1g二硫化钼纳米片、20mL异丙醇、80mL钛酸四丁酯的混合液，升温至70℃保温4h，以80W微波15min，干燥，得到复合纳米二硫化钼；
3）将240mg复合纳米二硫化钼、165mg聚乙烯吡咯烷酮、0.8mmol硝酸铈、0.2mmol硝酸钴、9mLN,N-二甲基乙酰胺、9mL乙醇、9mL去离子水混合，搅拌12h，加入1mmol2,5-呋喃二甲酸、9mLN,N-二甲基乙酰胺、9mL乙醇、9mL去离子水的混合液，超声处理10min，在90℃保温48h，干燥，得到中间制剂；将100mg中间制剂分散于含有500mg1-氨基苯并***的250mL丙酮溶液中，转移到真空环境中，将气压降至0.08MPa，静置20min后取出，离心，然后继续分散至500mg1-氨基苯并***的250mL丙酮溶液中，重复操作3次，干燥，得到改性纳米二硫化钼；
S5：将基材放入硬脂酸乙醇溶液中浸渍处理，干燥，得到一种高强高韧轴承用钢；浸渍处理的工作条件为：硬脂酸乙醇溶液的组成为：以乙醇为溶剂，其中硬脂酸的含量为0.1mol/L；浸渍时间为50min。
实施例2：一种高强高韧轴承用钢的制备方法，包括以下步骤：
S1：取钢料作为原料，一次均质化处理、镦拔、二次均质化处理、造孔、碾环，机加工成型，激光熔凝处理，油冷冷却；
一次均质化处理的工作条件为：以5℃/min速率从25℃升温至450℃，保温11h；镦拔的工作条件为：镦拔采用两墩一拔，墩拔比为1.8；二次均质化处理的工作条件为：以5℃/min速率从25℃升温至450℃，保温5.5h；碾环的工作条件为：用碾环机进行轧制，碾环径向进给速度为0.7mm/s，碾环前预热至355℃；
激光熔凝处理工作条件为：在氩气环境下，激光光斑直径为2mm，激光功率为1.4kW，扫描速度在6mm/s；
S2：将S1中熔凝后的钢料依次进行磨砂、抛光、水洗、碱洗、超声清洗、酸洗、水洗后，得到预处理基材，干燥备用；
S3：制备含有纳米碳化钨的预镀液，将预处理基材放入预镀液中，进行超声辅助预镀处理，得到预镀基材；
预镀液的组成为：以盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍72g/L、氨基磺酸镍13g/L、氯化钴45g/L、纳米碳化钨5g/L；
盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为盐酸甜菜碱与乙二醇按照摩尔量1：6配置而成；
超声辅助预镀处理的工作条件为：预镀时间为1h，预镀温度68℃，电流密度10mA/cm2，超声功率为300W；
S4：制备含有改性纳米二硫化钼的复合镀液，将预镀基材放入复合镀液中进行超声辅助镀覆处理，得到基材；
复合镀液的组成为：以盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍72g/L、氨基磺酸镍13g/L、氯化钴45g/L、改性纳米二硫化钼13g/L；
超声辅助镀覆处理的工作条件为：镀覆时间为2h，温度68℃，电流密度12mA/cm2，超声功率为320W；
改性纳米二硫化钼的制备包括以下步骤：
1）将0.8g二硫化钼超声分散在40mL去离子水中，加入0.24gN-甲基吡咯烷酮，通过超声波细胞破碎仪进行超声，在60%的振幅下超声55min，5000r/min的速度离心1.5h，用嗄0mL6g/L的N-甲基吡咯烷酮溶液收集沉淀，在60%振幅下继续超声5h，干燥，得到二硫化钼纳米片；
2）在冰水浴条件下，向500mL0.2%的硝酸水溶液中加入0.1g二硫化钼纳米片、20mL异丙醇、80mL钛酸四丁酯的混合液，升温至78℃保温3.5h，以90W微波12min，干燥，得到复合纳米二硫化钼；
3）将240mg复合纳米二硫化钼、165mg聚乙烯吡咯烷酮、0.8mmol硝酸铈、0.2mmol硝酸钴、9mLN,N-二甲基乙酰胺、9mL乙醇、9mL去离子水混合，搅拌13h，加入1mmol2,5-呋喃二甲酸、9mLN,N-二甲基乙酰胺、9mL乙醇、9mL去离子水的混合液，超声处理13min，在92℃保温46h，干燥，得到中间制剂；将100mg中间制剂分散于含有500mg1-氨基苯并***的250mL丙酮溶液中，转移到真空环境中，将气压降至0.08MPa，静置25min后取出，离心，然后继续分散至500mg1-氨基苯并***的250mL丙酮溶液中，重复操作4次，干燥，得到改性纳米二硫化钼；
S5：将基材放入硬脂酸乙醇溶液中浸渍处理，干燥，得到一种高强高韧轴承用钢；浸渍处理的工作条件为：硬脂酸乙醇溶液的组成为：以乙醇为溶剂，其中硬脂酸的含量为0.15mol/L；浸渍时间为40min。
实施例3：一种高强高韧轴承用钢的制备方法，包括以下步骤：
S1：取钢料作为原料，一次均质化处理、镦拔、二次均质化处理、造孔、碾环，机加工成型，激光熔凝处理，油冷冷却；
一次均质化处理的工作条件为：以5℃/min速率从25℃升温至450℃，保温12h；镦拔的工作条件为：镦拔采用两墩一拔，墩拔比为1.8；二次均质化处理的工作条件为：以5℃/min速率从25℃升温至450℃，保温6h；碾环的工作条件为：用碾环机进行轧制，碾环径向进给速度为0.7mm/s，碾环前预热至355℃；
激光熔凝处理工作条件为：在氩气环境下，激光光斑直径为2mm，激光功率为1.4kW，扫描速度在7mm/s；
S2：将S1中熔凝后的钢料依次进行磨砂、抛光、水洗、碱洗、超声清洗、酸洗、水洗后，得到预处理基材，干燥备用；
S3：制备含有纳米碳化钨的预镀液；将预处理基材放入预镀液中，进行超声辅助预镀处理，得到预镀基材；
预镀液的组成为：以盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍72g/L、氨基磺酸镍13g/L、氯化钴45g/L、纳米碳化钨5g/L；
盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为盐酸甜菜碱与乙二醇按照摩尔量1：6配置而成；
超声辅助预镀处理的工作条件为：预镀时间为1h，预镀温度70℃，电流密度10mA/cm2，超声功率为300W；
S4：制备含有改性纳米二硫化钼的复合镀液，将预镀基材放入复合镀液中进行超声辅助镀覆处理，得到基材；
复合镀液的组成为：以盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍72g/L、氨基磺酸镍13g/L、氯化钴45g/L、改性纳米二硫化钼13g/L；
超声辅助镀覆处理的工作条件为：镀覆时间为2h，温度70℃，电流密度12mA/cm2，超声功率为320W；
改性纳米二硫化钼的制备包括以下步骤：
1）将0.8g二硫化钼超声分散在40mL去离子水中，加入0.24gN-甲基吡咯烷酮，通过超声波细胞破碎仪进行超声，在60%的振幅下超声60min，5000r/min的速度离心2h，用嗄0mL6g/L的N-甲基吡咯烷酮溶液收集沉淀，在60%振幅下继续超声5h，干燥，得到二硫化钼纳米片；
2）在冰水浴条件下，向500mL0.2%的硝酸水溶液中加入0.1g二硫化钼纳米片、20mL异丙醇、80mL钛酸四丁酯的混合液，升温至80℃保温3h，以100W微波10min，干燥，得到复合纳米二硫化钼；
3）将240mg复合纳米二硫化钼、165mg聚乙烯吡咯烷酮、0.8mmol硝酸铈、0.2mmol硝酸钴、9mLN,N-二甲基乙酰胺、9mL乙醇、9mL去离子水混合，搅拌14h，加入1mmol2,5-呋喃二甲酸、9mLN,N-二甲基乙酰胺、9mL乙醇、9mL去离子水的混合液，超声处理15min，在95℃保温44h，干燥，得到中间制剂；将100mg中间制剂分散于含有500mg1-氨基苯并***的250mL丙酮溶液中，转移到真空环境中，将气压降至0.09MPa，静置30min后取出，离心，然后继续分散至500mg1-氨基苯并***的250mL丙酮溶液中，重复操作5次，干燥，得到改性纳米二硫化钼；
S5：将基材放入硬脂酸乙醇溶液中浸渍处理，干燥，得到一种高强高韧轴承用钢；浸渍处理的工作条件为：硬脂酸乙醇溶液的组成为：以乙醇为溶剂，其中硬脂酸的含量为0.2mol/L；浸渍时间为30min。
对比例1：以实施例3为对照组，没有激光熔凝处理，其他工序正常。
对比例2：以实施例3为对照组，没有进行预镀处理，其他工序正常。
对比例3：以实施例3为对照组，用二硫化钼纳米片替换改性二硫化钼，其他工序正常。
实施例与对比例中，预处理基材的厚度为8mm，预镀层的厚度为80µm，复合镀覆层厚度为100µm，硬脂酸处理层厚度为10nm。
所用原料来源：
钢料为42CrMo钢，以质量百分数计，其化学成分为：碳0.4%、硅0.3%、锰0.6%、铬1.2%、钼0.27%，余量为铁；氨基磺酸镍N102822、氯化镍N112126、氯化钴C116457、盐酸甜菜碱B113358、乙二醇E103319、二硫化钼M104968、N-甲基吡咯烷酮M119668、钛酸四丁酯T104104、聚乙烯吡咯烷酮P110611、硝酸铈C431279、硝酸钴C112729、N,N-二甲基乙酰胺D108096、2,5-呋喃二甲酸F119129、1-氨基苯并***A151238、纳米碳化钨T431585、硬脂酸S108289：阿拉丁试剂；硝酸、异丙醇、乙醇，分析纯：国药集团试剂。
性能测试：
硬度：使用维氏显微硬度计测试，载荷为2N，加载时间为10s；耐磨性：使用立式万能摩擦磨损试验机测试，对磨材料GCr15，载荷为15N，转盘转速为100r/min，磨损时间40min，使用电子天秤测量试样磨损前后的质量（精度0.1mg），先让试件在400℃保温2h，然后降温至25℃测试；疏水性：用水接触角表征，用2µL去离子水水滴进行测试；耐盐雾性能：参考GB/T1771-2007，操作温度为37℃，氯化钠浓度为60g/L，pH为6.9；所得结果如下表1所示；
表1
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
硬度（HV） 817 818 821 641 683 730
磨损量（mg） 0.24 0.24 0.23 0.25 0.58 0.92
水接触角（°） 157 158 159 156 155 148
耐盐雾性（2400h） 无锈蚀 无锈蚀 无锈蚀 / / /
本发明提供一种高强高韧轴承用钢及其制备方法，用激光对钢料进行熔凝处理，然后依次用含有纳米碳化钨的预镀液、含有改性纳米二硫化钼的复合镀液对熔凝钢进行镀覆处理，在钢表面构建梯度硬度及大幅提高钢料的耐磨性及耐腐蚀性，然后用硬脂酸进行处理，得到具有疏水表面的高强高韧轴承用钢，表1中/表示未测试该性能。
将实施例3与对比例1进行对比可知，本发明中选用钢作为轴承用原料，针对传统熔凝工艺处理后的钢存在的表面硬化层分布不均匀等问题，本发明中通过控制激光的功率和扫描速度，改善了钢料表面相***化层的均匀性，达到淬硬层硬度高、易实现自动化的目的；
将实施例3与对比例2进行对比可知，本发明为提高钢的耐磨性，利用超声辅助镀覆工艺在钢表面引入镍-钴-二硫化钼镀层，为了提高镍-钴-二硫化钼镀层耐磨镀层与钢表面的结合力，先在熔凝钢表面预镀一层镍-钴-纳米碳化钨层，同时大幅提高钢机械性能。
将实施例3与对比例3进行对比可知，现有工艺中通常直接将二硫化钼作为涂层原料，但存在工艺不佳导致二硫化钼含量过少没有效果、润滑相过多容易脱落、在高温制备过程中易氧化分解等问题；本发明先用液态超声剥离得到二硫化钼纳米片，然后利用微波处理，在二硫化钼纳米片上原位生长二氧化钛，从而得到结构致密、厚度均匀、易于操作、重复率高的核壳结构自润滑的复合纳米二硫化钼，从而提高钢的耐高温润滑性；在复合纳米二硫化钼上原位生长以2,5-呋喃二甲酸为有机配体的钴铈有机双金属骨架，为缓蚀剂1-氨基苯并***提供纳米容器，其中铈离子与1-氨基苯并***协同起到缓蚀剂效果，在复合镀液中引入复合纳米二硫化钼，不仅有效提高镀层的耐磨性、耐腐蚀性；然后用硬脂酸对钢表面进行疏水处理，结合两次镀覆处理，赋予钢超疏水表面，来提高钢表面的自清洁性，镀覆层中复合纳米二硫化钼的引入，能有效增强硬脂酸与钢表面的结合力。
综上所述，本发明制备了一种高强高韧轴承用钢，具有良好的应用前景。
以上所述仅为本发明的为实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高强高韧轴承用钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：取钢料作为原料，一次均质化处理、镦拔、二次均质化处理、造孔、碾环，机加工成型，激光熔凝处理，油冷冷却；
S2：将S1中熔凝后的钢料依次进行磨砂、抛光、水洗、碱洗、超声清洗、酸洗、水洗后，得到预处理基材，干燥备用；
S3：制备含有纳米碳化钨的预镀液，将预处理基材放入预镀液中，进行超声辅助预镀处理，得到预镀基材；
S4：制备含有改性纳米二硫化钼的复合镀液，将预镀基材放入复合镀液中，进行超声辅助镀覆处理，得到基材；
S5：将基材放入硬脂酸乙醇溶液中浸渍处理，干燥，得到一种高强高韧轴承用钢。
2.根据权利要求1所述的一种高强高韧轴承用钢的制备方法，其特征在于，一次均质化处理的工作条件为：以5℃/min速率从25℃升温至450℃，保温10-12h；镦拔的工作条件为：镦拔采用两墩一拔，墩拔比为1.8；二次均质化处理的工作条件为：以5℃/min速率从25℃升温至450℃，保温5-6h；碾环的工作条件为：用碾环机进行轧制，碾环径向进给速度为0.7mm/s，碾环前预热至355℃。
3.根据权利要求1所述的一种高强高韧轴承用钢的制备方法，其特征在于，激光熔凝处理工作条件为：在氩气环境下，激光光斑直径为2mm，激光功率为1.4kW，扫描速度在5-7mm/s。
4.根据权利要求1所述的一种高强高韧轴承用钢的制备方法，其特征在于，超声辅助预镀处理的工作条件为：预镀时间为1h，预镀温度65-70℃，超声功率为300W；超声辅助镀覆处理的工作条件为：镀覆时间为2h，温度65-70℃，超声功率为320W。
5.根据权利要求1所述的一种高强高韧轴承用钢的制备方法，其特征在于，浸渍处理的工作条件为：硬脂酸乙醇溶液的组成为：以乙醇为溶剂，其中硬脂酸的含量为0.1-0.2mol/L；浸渍时间为30-50min。
6.根据权利要求1所述的一种高强高韧轴承用钢的制备方法，其特征在于，改性纳米二硫化钼的制备包括以下步骤：
1）将二硫化钼超声分散在去离子水中，加入N-甲基吡咯烷酮，超声50-60min，5000r/min的速度离心1-2h，用N-甲基吡咯烷酮溶液收集沉淀，继续超声5h，干燥，得到二硫化钼纳米片；
2）在冰水浴条件下，向硝酸水溶液中加入二硫化钼纳米片、异丙醇、钛酸四丁酯的混合液，升温至70-80℃保温3-4h，以80-100W微波10-15min，干燥，得到复合纳米二硫化钼；
3）将复合纳米二硫化钼、聚乙烯吡咯烷酮、硝酸铈、硝酸钴、N,N-二甲基乙酰胺、乙醇、去离子水混合，搅拌12-14h，加入2,5-呋喃二甲酸、N,N-二甲基乙酰胺、乙醇、去离子水的混合液，超声处理10-15min，在90-95℃保温44-48h，干燥，得到中间制剂；将中间制剂分散于含有1-氨基苯并***的丙酮溶液中，转移到真空环境中，将气压降至0.08-0.09MPa，静置20-30min后取出，离心，然后继续分散至1-氨基苯并***的丙酮溶液中，重复操作3-5次，干燥，得到改性纳米二硫化钼。
7.根据权利要求1所述的一种高强高韧轴承用钢的制备方法，其特征在于，预镀液的组成为：以盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍72g/L、氨基磺酸镍13g/L、氯化钴45g/L、纳米碳化钨5g/L。
8.根据权利要求1所述的一种高强高韧轴承用钢的制备方法，其特征在于，复合镀液的组成为：以盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为溶剂，氯化镍72g/L、氨基磺酸镍13g/L、氯化钴45g/L、改性纳米二硫化钼13g/L。
9.根据权利要求7或8所述的一种高强高韧轴承用钢的制备方法，其特征在于，盐酸甜菜碱-乙二醇离子液体为盐酸甜菜碱与乙二醇按照摩尔量1：6配置而成。
10.一种高强高韧轴承用钢，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述制备方法制备得到。
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