[發明專利]一種提高鈦合金抗磨損性能的紋理表面加工方法

在審

• 申請號: 201910088404.3
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109719469A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 張會臣;盛德尊;倪濤
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K26/00;B23K26/352;B23K26/362
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 唐楠;李洪福

本發明公開了一種提高鈦合金抗磨損性能的紋理表面加工方法，具有如下步驟：采用珩磨機對鈦合金基材表面進行物理研磨；采用清洗液在超聲波清洗機中對研磨好的鈦合金基材進行清洗并烘干；使用激光打標機按照加工方案對鈦合金基材表面進行加工處理；采用精拋光的方法對加工過的鈦合金基材表面進行拋光處理；采用清洗液在超聲波清洗機中對拋光過的鈦合金基材進行清洗并干燥處理。本發明通過控制激光技術的加工參數獲得多種表面性能不同的鈦合金基材表面，鈦合金基材表面的局部硬度、粗糙度和局部彈性模量等性能是不同的，用作工業設備的摩擦副時能夠獲得較低的摩擦系數，表現出較好的抗磨損性能，并且能夠承載較高的工作載荷。

技術領域

本發明涉及表面加工處理技術領域，特別涉及一種提高鈦合金抗磨損性能 的紋理表面加工方法。

背景技術

自鈦合金材料問世以來，由于其具有較高的比強度、較高的抗拉強度、較 低的彈性模量、耐熱性高、耐蝕性好、無鐵磁性等優點，鈦合金材料在航天工 程、海洋工程、石油化工、醫療器械、艦船汽車等領域得到廣泛應用。在上述 領域中鈦合金經常作為摩擦副部件使用，因此鈦合金的摩擦磨損特性、耐久性 和使用壽命等是工程技術人員特別關注的問題。如何提高鈦合金摩擦副的抗磨 損性能，從而延長鈦合金部件的使用壽命，對降低生產成本，節約潤滑油和金 屬材料具有重要的經濟價值和社會意義。

一般來講，決定摩擦副摩擦磨損特性的因素是潤滑油的性能和材料本身的 性能，在不提高潤滑油性能的情況下，通過改變材料本身性能也可以改善摩擦 副的抗摩擦磨損性能。通過激光技術對材料表面進行處理能夠改變材料的局部 硬度、粗糙度、局部彈性模量等，在表面加工特殊紋理后能夠改變摩擦過程中 潤滑油與摩擦副的相互作用，從而改善鈦合金的抗摩擦磨損性能，提高摩擦副 部件的耐久性，延長使用壽命。鈦合金表面處理使用的激光技術十分成熟，通 過改變加工參數可以處理得到表面特性不同的鈦合金，從而獲得具有不同特性 的摩擦副表面。

目前，對激光處理的鈦合金表面的抗摩擦磨損性能和磨損機理進行了較多 的研究，采用某些加工參數處理的鈦合金表面能夠獲得很低的摩擦系數和磨損 量，并且采用激光加工技術對鈦合金表面處理不使用特別的化學試劑，不會產 生有毒有害物質，又能改善鈦合金摩擦副的抗磨損性能。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明公開了一種提高鈦合金抗磨損性能的紋理表 面加工方法，該方法能夠改變一般潤滑條件下鈦合金的抗摩擦磨損性能，合理 的加工參數能夠降低鈦合金摩擦副的摩擦磨損、延長鈦合金部件的耐久性。本 發明采用的技術手段如下：

一種提高鈦合金抗磨損性能的紋理表面加工方法，具有如下步驟：

S1、采用珩磨機對鈦合金基材表面進行物理研磨，直至鈦合金基材上表面 和下表面平整均勻；

S2、采用清洗液在超聲波清洗機中對步驟S1得到的研磨好的鈦合金基材進 行清洗并烘干；

S3、選取合適的表面紋理形狀和紋理加工方式作為加工方案；

S4、使用激光打標機按照所述加工方案對步驟S2得到的鈦合金基材表面進 行加工處理；

S5、采用精拋光的方法對步驟S4得到的加工過的鈦合金基材表面進行拋光 處理；

S6、采用清洗液在超聲波清洗機中對步驟S5得到的拋光過的鈦合金基材進 行清洗并干燥處理。

所述步驟S1得到的研磨好的鈦合金基材表面粗糙度的范圍為0.1～100μm， 平面度誤差范圍為0.1～20μm。

所述步驟S2和所述步驟S4中的所述清洗液包括丙酮、酒精和去離子水， 所述丙酮、所述酒精和所述去離子水依次使用，各清洗十五分鐘。

所述步驟S3中的所述表面紋理形狀包括網格線狀、平行線狀、放射線狀、 同心圓狀中的一種或者幾種組合形狀。