[發(fā)明專利]鋁及鋁合金耐磨自潤滑涂層的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811208479.2
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109402708B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢建才;鄒洪慶;許斌;呂基成;吳厚昌;方敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器工業(yè)第五九研究所
• 主分類號: C25D15/00
• 分類號: C25D15/00;C25D5/44;C25D5/48;C23F1/20
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責(zé)任公司 50209
• 代理人: 石歡歡

本發(fā)明具體涉及一種鋁及鋁合金耐磨自潤滑涂層的制備方法，其首先對基體進行粗化處理，然后在基體表面制備自潤滑涂層A，并對自潤滑涂層A進行打磨處理，再對試樣件進行前處理，然后采用電化學(xué)原位生長法制備硬質(zhì)顆粒增強相，最后在硬質(zhì)顆粒增強相上制備自潤滑涂層B，所述粗化處理采用化學(xué)粗化或機械粗化法，所述化學(xué)粗化處理所用粗化液中含有80?200g/L的氟化氫銨，10?90g/L的氯化銨，0.01?5g/L的氯化銅，1?20g/L的聚乙二醇，0.5?20g/L的葡萄糖酸鈉，1?20g/L的硼酸和1?20g/L的丙三醇，所述機械粗化法為噴砂粗化、噴丸粗化、拋丸粗化或3D打印粗化。該方法有效降低了自潤滑耐磨涂層的摩擦系數(shù)、提高了其使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于使用pH＜6之酸性水溶液的反應(yīng)液與表面反應(yīng)，覆蓋層中留存表面材料反應(yīng)產(chǎn)物的金屬材料表面化學(xué)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁及鋁合金耐磨自潤滑涂層的制備方法。

背景技術(shù)

隨著節(jié)能減重要求的不斷提高，鋁及鋁合金材料由于密度低、比強度高、力學(xué)性能好、導(dǎo)電性以及加工性能和抗腐蝕性能優(yōu)良等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、高鐵、船舶、建筑、食品、化工、機械制造、電子通訊等領(lǐng)域(“鋁及鋁合金中元素分析的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用現(xiàn)狀與方法研究進展”，劉攀，冶金分析，2018年第38卷第4期，第32頁，公開日2018年08月31日)。然而，由于鋁及鋁合金的硬度低、耐磨性差，許多裝備或產(chǎn)品對鋁及鋁合金運動部件如導(dǎo)軌、活塞等的表面防護涂層的耐磨性、潤滑性等提出了較高的要求。

目前，鋁及鋁合金表面處理方法中，硬質(zhì)陽極氧化技術(shù)和微弧氧化技術(shù)可以明顯提高材料表面耐磨性，但自潤滑性相對較差，同時，采用上述兩種方法制備的防護涂層會影響構(gòu)件本身的耐疲勞性能；而自潤滑涂層如二硫化鉬涂層、氟聚合物涂層等，雖然具有良好的自潤滑特性，但耐磨壽命相對較短；某些潤滑涂料中添加耐磨微粒(二氧化硅、碳化硅等)，能夠有效改善涂層的耐磨壽命問題，但是，在實際應(yīng)用中存在表面容易粉化、附著力較差等問題。綜上，目前鋁及鋁合金表面主要耐磨自潤滑防護工藝已經(jīng)不能完全滿足產(chǎn)品或裝備越來越廣泛的使用需求，成為了制約鋁及鋁合金進一步深入推廣應(yīng)用的重要瓶頸技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁及鋁合金耐磨自潤滑涂層的制備方法，該方法制得的涂層同時具有自潤滑和耐磨特性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中涂層自潤滑性不足，使用過程中易粉化、附著力差等問題，有效降低了涂層的摩擦系數(shù)、提高了其使用壽命。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

鋁及鋁合金耐磨自潤滑涂層的制備方法，首先對基體進行粗化處理，然后在基體表面制備自潤滑涂層A，并對自潤滑涂層A進行打磨處理，再對試樣件進行前處理，然后采用電化學(xué)原位生長法制備硬質(zhì)顆粒增強相，最后在硬質(zhì)顆粒增強相上制備自潤滑涂層B，所述粗化處理采用化學(xué)粗化或機械粗化法，所述化學(xué)粗化處理所用粗化液中含有80-200g/L的氟化氫銨，10-90g/L的氯化銨，0.01-5g/L的氯化銅，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-20g/L的葡萄糖酸鈉，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述機械粗化法為噴砂粗化、噴丸粗化、拋丸粗化或3D打印粗化。

所述噴砂法所用磨料為粒徑為40-200目的金剛砂、玻璃砂、圓角鋼砂或金剛砂、玻璃砂與圓角鋼砂的混合磨料，所述噴丸粗化或拋丸粗化所用磨料為粒徑為40-200目的鑄鐵丸、鑄鋼丸、陶瓷丸、玻璃丸或鑄鐵丸、鑄鋼丸、陶瓷丸與玻璃丸的混合磨料。

所述自潤滑涂層A采用氟聚合物涂層體系、二硫化鉬涂層體系或其它具有自潤滑效果的涂層體系。

所述自潤滑涂層A的制備采用噴涂法、浸涂法、刷涂法或滾涂法。

采用噴涂法制備自潤滑涂層，應(yīng)采用高霧化率噴槍，自潤滑涂料固體組分質(zhì)量含量一般為10％-60％，通過調(diào)節(jié)高霧化率噴槍的進料量、噴涂距離以及噴涂次數(shù)，在基體表面均勻制備出厚度為10-60μm的自潤滑涂層A。