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微型石墨軸承的多層結(jié)構(gòu)一般通過(guò)材料復(fù)合與功用分層規(guī)劃,完畢功用優(yōu)化,其中心分層及功用如下:
1.石墨基底層
材料:高純度石墨或改性石墨(如樹(shù)脂浸漬石墨)。
功用:
供給自潤(rùn)滑性,下降摩擦系數(shù)(μ≈0.05~0.15)。
耐高溫(慵懶氣氛下耐受>400℃),習(xí)氣微型設(shè)備的高溫場(chǎng)景。
化學(xué)慵懶,抵御腐蝕性介質(zhì)(如酸、堿、有機(jī)溶劑)。
2.增強(qiáng)支撐層
材料:金屬(如不銹鋼、鈦合金)或陶瓷(如SiC、Al2O2)。
功用:
行進(jìn)徑向/軸向剛度,避免微型軸承因體積小導(dǎo)致的變形。
改進(jìn)抗沖擊性,延伸疲乏壽數(shù)。
通過(guò)電鍍、噴涂或粉末冶金與石墨基底結(jié)合。
3.表面潤(rùn)滑層
材料:類(lèi)金剛石碳(DLC)、聚四氟乙烯(PTFE)或二硫化鉬(MoS2)涂層。
功用:
進(jìn)一步下降表面粗糙度(Ra<0.1μm),減少微觀磨損。
在極點(diǎn)環(huán)境下(如真空或超高轉(zhuǎn)速)堅(jiān)持潤(rùn)滑效果。
通過(guò)磁控濺射(PVD)或化學(xué)堆積(CVD)工藝完畢納米級(jí)涂層。
4.密封結(jié)構(gòu)層
規(guī)劃:
迷宮式溝槽:在軸承表里圈表面加工微米級(jí)螺旋槽,運(yùn)用流體阻力減少泄露。
端面密封環(huán):集成石墨/金屬?gòu)?fù)合密封圈,通過(guò)彈性變形添補(bǔ)空地。
動(dòng)態(tài)唇形密封:在微型軸承端面設(shè)置彈性橡膠圈,習(xí)氣軸的熱膨脹。
功用:
隔絕固體顆粒或液體進(jìn)入軸承內(nèi)部。
在微型化設(shè)備中平衡密封性與摩擦阻力。
5.抗氧化/耐腐蝕層
材料:氮化硅(Si2N2)或碳化鉭(TaC)涂層。
功用:
避免石墨在高溫氧化性氣氛(如空氣)中緩慢氧化(>600℃時(shí)顯著)。
抵御特別化學(xué)腐蝕(如氟離子侵略)。
6. 熱處理結(jié)構(gòu)
規(guī)劃:
軸向散熱槽:沿軸承軸向加工溝槽,增加熱傳導(dǎo)功率。
相變材料夾層:嵌入白臘或金屬相變材料,吸收瞬時(shí)高溫。
功用:
避免微型軸承因部分過(guò)熱(如激光加工設(shè)備)失效。
習(xí)氣高功率密度場(chǎng)景(如微型無(wú)人機(jī)軸承)。
技能優(yōu)勢(shì)
協(xié)同效果:各層通過(guò)界面鍵合(如松懈焊或分子間效果力)構(gòu)成全體,避免分層。
微型化適配:厚度控制精準(zhǔn)(如涂層<5μm),滿(mǎn)意微型軸承(內(nèi)徑<2mm)的空間束縛。
工藝兼容性:選用激光加工、離子刻蝕等微納制造技能,完畢雜亂結(jié)構(gòu)一體化成型。
典型運(yùn)用場(chǎng)景
微型無(wú)人機(jī)馬達(dá):多層結(jié)構(gòu)統(tǒng)籌高速與長(zhǎng)壽數(shù)。
生物醫(yī)學(xué)微型泵:化學(xué)慵懶層避免體液腐蝕,密封層避免藥物泄露。
微型衛(wèi)星姿態(tài)控制:真空環(huán)境下自潤(rùn)滑與抗輻射涂層協(xié)同作業(yè)。
這種多層規(guī)劃使微型石墨軸承在堅(jiān)持體積優(yōu)勢(shì)的一起,打破傳統(tǒng)單一材料的功用瓶頸,滿(mǎn)意精密儀器、微型機(jī)器人等領(lǐng)域的需求。

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