[發明專利]金屬表面納米銅\微合金層自潤滑耐磨蝕復合改性方法

有效

• 申請號: 201910068808.6
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109797387B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 孫金全;赫慶坤;劉贊;謝鯤;崔洪芝
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C23C24/02
• 分類號: C23C24/02;C23C8/24
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 高福勇

本發明提供了一種金屬表面納米銅\微合金層自潤滑耐磨蝕復合改性方法，包括如下步驟：將納米氧化銅、粘結劑均勻混合形成漿料，通過添加無水乙醇調節漿料粘稠度，獲得改性納米氧化銅漿料；將改性納米氧化銅漿料涂覆在工件表面；將干燥后的工件放入氣體滲氮爐中進行表面原位還原及表面滲氮處理。本發明利用氣體氮化過程中產生的氫氣和活性氮原子，通過對涂敷在零件表層納米氧化銅的還原，不僅實現了零件氮化，獲得了較硬的滲氮層，同時在表面還獲得了納米銅涂層，且提高了銅涂層的抗剝落能力，同時原位形成的納米銅具有自潤滑性。本發明所述方法處理溫度低，工件變形小，能夠滿足精密零部件處理需求，成產本低，對環境無污染。

技術領域

本發明涉及金屬表面處理技術領域，特別是一種金屬表面納米銅\微合金層自潤滑耐磨蝕復合改性方法。

背景技術

銅具有高導電(電阻率1.724×10^-8Ω·m)、高導熱性(熱導率373.56W·(m·K)^-1)、耐腐蝕性、適宜的強度(200～360MPa)、易加工成形性等綜合物理、力學性能。純銅是無磁性金屬，銅的可鍍性很好。同時，銅能抑制細菌等微生物的生長，水中99％的細菌在銅環境里5h就會全部被滅殺。因此，銅在機械零部件減磨、抗菌和電子電力儀表等行業中廣泛應用。

其中，納米銅具有顯著的自潤滑和減磨特性。納米銅顆粒作為潤滑油添加劑在改善摩擦副的潤滑、降低摩擦磨損、提高傳動效率、減少污染和延長壽命等方面具有廣闊的應用前景。

目前，金屬零件表面銅層改性方法眾多，其中最常用的是電鍍銅。目前鍍銅工藝生產上應用較多的有氰化鍍銅、焦磷酸鹽鍍銅和硫酸鹽鍍銅工藝。氰化物鍍銅是應用最早和最廣泛的鍍銅工藝方法，但是其耗電能多，而且氰化物鍍銅存在著毒性較大的缺點，同時還必須考慮廢水和廢氣的處理，不利于節能環保。焦磷酸鹽鍍銅工藝中成分較簡單，溶液穩定，電流效率較高，分散能力和覆蓋能力好，鍍層結晶細致，并能獲得較厚的鍍層，但是焦磷酸鹽鍍銅后的鍍層易出現毛刺，影響到鍍銅效果。硫酸鹽鍍銅具有成分簡單、鍍液的整平性好、電流效率高、沉積速率快、鍍層柔韌光亮且與其他金屬鍍層結合力強、工作時無刺激性氣體逸出等的優點，但是其仍然需要外接電源，不利于節能環保。

此外，電鍍廢水處理是當前環保領域的重要任務和課題之一。化學鍍銅廢液中含有一定濃度的銅離子，而且是以絡合物的形式存在，直接排放會對環境造成嚴重污染。

由此可見，電鍍銅目前雖然在企業廣泛應用，但其面臨的環保問題依然嚴峻。專利號CN2015105710181的發明專利公開了一種機械鍍銅及銅合金工藝，機械鍍銅解決了電鍍鍍銅鍍液污染問題，但由于工藝所限，其只適合中小零部件表面機械鍍銅，對大型零部件和零件內腔難以實施機械鍍工藝。

金屬工件表面氮化可以獲得高的表面硬度，提高其耐磨性。另外，氮化化合物層也具有一定的化學穩定性，可以用于防止工件受濕空氣、過熱蒸汽、大氣等的腐蝕，取代部分金屬表面鍍鉻、鍍鎳處理。例如，38CrMoAl滲氮后工件表面硬度可達HV850～1200。QT500-7曲軸滲氮后表面硬度可以到達HV700～800。氣體滲氮工件畸變小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如鏜床鏜桿和主軸、磨床主軸、氣缸套筒等。但單純的滲氮層較薄，不適于承受重載的耐磨零件。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種金屬表面納米銅\微合金層自潤滑耐磨蝕復合改性方法，解決了電鍍銅工藝能耗高、環境污染的問題，且該工藝的實施不受工件尺寸的限制，有很廣的適用性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種金屬表面納米銅\微合金層自潤滑耐磨蝕復合改性方法，包括如下步驟：

S1將納米氧化銅、粘結劑均勻混合形成漿料，通過添加無水乙醇調節漿料粘稠度，獲得改性納米氧化銅漿料；

S2將改性納米氧化銅漿料涂覆在工件表面，然后將工件放置在干燥箱內干燥或自然干燥；