專利名稱：花鍵軸表面功能梯度復(fù)合涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功能梯度復(fù)合材料，可用于花鍵軸類零件的表面涂覆，特別適合用于汽車花鍵軸表面涂層。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)(如汽車工業(yè))的發(fā)展對(duì)機(jī)械產(chǎn)品零件表面的性能要求越來(lái)越高。就汽車傳動(dòng)軸的花鍵軸而言，不僅要求其本身具有耐久性，而且要求它不影響甚至有利于提高終端產(chǎn)品的平穩(wěn)性、協(xié)調(diào)性，這就對(duì)制造技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。由于與花鍵軸聯(lián)接的往往是鋼制零件，其相互間摩擦磨損較大，而且在使用過(guò)程中還存在輕微的震動(dòng)，因此表現(xiàn)出一定的微動(dòng)磨損特征。以前由于對(duì)花鍵軸的耐磨性、傳動(dòng)平穩(wěn)性要求不高，同時(shí)也受技術(shù)水平的限制，該類零件采用低合金鋼制造，一般只采取表面淬火等工藝提高其表面性能。近幾年來(lái)，隨著人民人們生活水平的不斷提高，以及WTO后國(guó)外高質(zhì)量的產(chǎn)品沖擊誘導(dǎo)，消費(fèi)者基于對(duì)行車的舒適性及經(jīng)濟(jì)性的考慮，對(duì)花鍵軸的耐磨性和傳動(dòng)的平穩(wěn)性提出了更新更高的要求，傳統(tǒng)花鍵軸生產(chǎn)企業(yè)面臨產(chǎn)品更新?lián)Q代的壓力越來(lái)越大。
因此，研究經(jīng)濟(jì)、有效的汽車花鍵軸表面涂覆技術(shù)不僅符合當(dāng)前及未來(lái)汽車市場(chǎng)的發(fā)展需求，而且可以有效提高相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
作為21世紀(jì)關(guān)鍵技術(shù)之一的表面工程技術(shù)，是一種主要是針對(duì)零件表面失效的形成、特征和機(jī)理，綜合運(yùn)用表面處理技術(shù)(表面涂覆、表面改性或多種表面技術(shù)復(fù)合處理等)進(jìn)行防護(hù)的工程技術(shù)，其最大的優(yōu)勢(shì)是能夠以多種方法制備出性能優(yōu)異的表面功能涂層(表面強(qiáng)化、潤(rùn)滑減摩等)。國(guó)內(nèi)外大量的研究成果證明，采取最新表面工程處理技術(shù)提高其抗摩擦和抗微動(dòng)磨損性能，減少阻力，提高其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，是汽車消費(fèi)市場(chǎng)的大勢(shì)所趨，也是提高該類產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段。
國(guó)外(如美國(guó)、法國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家)目前普遍運(yùn)用表面工程最新技術(shù)，通過(guò)在花鍵軸表面涂覆薄膜來(lái)對(duì)其進(jìn)行防護(hù)處理，其結(jié)構(gòu)為花鍵軸外依次涂覆粘合劑、尼龍11薄膜，這樣不僅能大幅度提高其耐磨性，減少粘著磨損，而且能有效的增加其運(yùn)行平穩(wěn)性，提高其使用壽命。國(guó)內(nèi)近年來(lái)也開始了在花鍵軸表面進(jìn)行防護(hù)處理的研究，取得了一定效果，但由于現(xiàn)有的處理方法均存在耐磨性差的缺陷，影響了其工業(yè)化及其推廣的進(jìn)程。不少企業(yè)和研究單位轉(zhuǎn)而研究和發(fā)展其它防護(hù)方法來(lái)提高花鍵軸表面的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提出一種花鍵軸表面功能梯度復(fù)合涂層，提高花鍵軸的耐磨性、抗蝕性，其費(fèi)用一般僅占產(chǎn)品價(jià)格的2-10％，卻可大幅度地將產(chǎn)品壽命提高5-20倍。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種花鍵軸表面功能梯度復(fù)合涂層，花鍵軸表面外依次涂覆有粘合劑、尼龍11和/或尼龍1010薄膜，其特征在于尼龍11和/或尼龍1010薄膜外還涂覆有尼龍11和/或尼龍1010與改性硫化鉬或納米氧化鋁的均勻混合的梯度薄膜，梯度方向?yàn)閺睦锵蛲飧男粤蚧f或納米氧化鋁在混合物中的含量從少到多，梯度薄膜的厚度為250-350微米。
花鍵軸表面功能梯度復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于1、選用組份A、B、C材料原料質(zhì)量(單位千克)組份A尼龍11粉或尼龍1010粉，或尼龍11與尼龍1010任意比例的混合粉(60-150目)組份B硫化鉬(60-1000目)或納米氧化鋁100鈦酸酯偶聯(lián)劑 0.6-2硬脂酸 1-2組份C高溫環(huán)氧樹脂粘合劑；2、組份B改性硫化鉬將100千克的平均粒徑為60-1000目的硫化鉬在高速混合機(jī)中以1200-1500轉(zhuǎn)/分、90-110℃下強(qiáng)烈攪拌10-40分鐘，再用加入0.6-2千克鈦酸酯偶聯(lián)劑、1-2千克硬脂酸繼續(xù)混合6-8分鐘后得到的改性硫化鋁；或改性納米氧化鋁將100千克的平均粒徑小于100納米的納米氧化鋁在高速混合機(jī)中以1200-1500轉(zhuǎn)/分、90-110℃下強(qiáng)烈攪拌10-40分鐘，再用加入0.6-2千克鈦酸酯偶聯(lián)劑、1-2千克硬脂酸繼續(xù)混合6-8分鐘后得到的改性納米氧化鋁；3、將組份C涂覆于花鍵軸的表面后于250-400℃烘干后采用輸送帶送入靜電噴涂噴粉室，花鍵軸在進(jìn)入噴粉室的過(guò)程中以2-30轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)；在噴粉室中設(shè)有兩支靜電噴槍A槍與B槍，A槍與組份A貯料斗相連，B槍與組份B貯料斗相連；當(dāng)花鍵軸進(jìn)入噴槍噴涂工位時(shí)A槍首先啟動(dòng)；待花鍵軸轉(zhuǎn)動(dòng)1-3轉(zhuǎn)后B槍也開始啟動(dòng)，通過(guò)由小到大的控制B槍的氣流速度使B槍出粉量由小變大；這樣在花鍵軸表面首先是尼龍11薄膜，然后可形成一層由內(nèi)向外為尼龍11與硫化鉬或納米氧化鋁組成的梯度涂層，該梯度涂層的組成根據(jù)花鍵軸受力及磨擦磨損特點(diǎn)通過(guò)控制B槍的氣流大小來(lái)進(jìn)行調(diào)整，涂層的厚度通過(guò)控制A槍的氣流大小來(lái)調(diào)整，該涂層厚度為250-350微米，僅占工件整體厚度的幾百分之一。
本發(fā)明的效果本發(fā)明旨在利用尼龍11(和/或尼龍1010)的強(qiáng)韌性、耐磨性及硫化鉬或納米氧化鋁的自潤(rùn)滑性，采用雙槍靜電噴涂技術(shù)在花鍵軸表面由內(nèi)到外涂覆尼龍11和尼龍11/硫化鉬或納米氧化鋁的梯度材料，同時(shí)在花鍵軸表面涂覆耐高溫環(huán)氧樹脂粘合劑提高梯度復(fù)合涂層與花鍵軸之間的粘合力。提高花鍵軸的耐磨性、抗蝕性，其費(fèi)用一般僅占產(chǎn)品價(jià)格的2-10％，卻可大幅度地將產(chǎn)品壽命提高5-20倍。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的花鍵軸表面功能梯度復(fù)合涂層，花鍵軸表面外依次涂覆有粘合劑、尼龍11和/或尼龍1010薄膜，其特征在于尼龍11和/或尼龍1010薄膜外還涂覆有尼龍11和/或尼龍1010與改性硫化鉬或納米氧化鋁的均勻混合的梯度薄膜，梯度方向?yàn)閺睦锵蛲飧男粤蚧f或納米氧化鋁在混合物中的含量從少到多，梯度薄膜的厚度為250-350微米。
實(shí)施例一原料 質(zhì)量(單位千克)組份A尼龍11粉(60-150目)組份B硫化鉬(60-1000目)100鈦酸酯偶聯(lián)劑 1硬脂酸 1組份C高溫環(huán)氧樹脂粘合劑。
將100千克平均粒徑為60-150目的硫化鉬在高速混合機(jī)中以1200-1500轉(zhuǎn)/分、90-110℃下強(qiáng)烈攪拌20分鐘，再用加入1千克鈦酸酯偶聯(lián)劑、1千克硬脂酸繼續(xù)混合6-8分鐘，即得到改性硫化鉬，即組份B。
將組份C涂覆于花鍵軸的表面后于250-400℃烘烤1小時(shí)后采用輸送帶送入靜電噴涂噴粉室，花鍵軸在進(jìn)入噴粉室的過(guò)程中以2-30轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)。同時(shí)在噴粉室中設(shè)有兩支靜電噴槍A槍與B槍。A槍與組份A貯料斗相連，B槍與組份B貯料斗相連。當(dāng)花軸進(jìn)入噴槍噴涂工位時(shí)A槍首先啟動(dòng)；待花鍵軸轉(zhuǎn)動(dòng)1-3轉(zhuǎn)后B槍也開始啟動(dòng)，通過(guò)由小到大的控制B槍的氣流速度使B槍出粉量由小變大。這樣在花鍵軸表面首先形成尼龍11薄膜，然后形成一層由內(nèi)向外為尼龍11與硫化鉬組成的梯度涂層。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有更高的耐磨性、抗蝕性等；其費(fèi)用一般僅占產(chǎn)品價(jià)格的2-10％，卻可大幅度地提高產(chǎn)品的性能(壽命可提高5-15倍)和附加值。涂覆后的花鍵軸經(jīng)臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)試，壽命為35萬(wàn)次時(shí)單鍵寬磨損量≤0.20mm。
實(shí)施例二原料 質(zhì)量(單位千克)組份A尼龍1010粉(60-150目)組份B納米氧化鋁(小于100納米)100鈦酸酯偶聯(lián)劑 1.5硬脂酸 1.5組份C高溫環(huán)氧樹脂粘合劑。
其工藝方法同實(shí)施例一。
本實(shí)施例中采用改性納米氧化鋁，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有更高的耐磨性、抗蝕性等；其費(fèi)用一般僅占產(chǎn)品價(jià)格的2-10％，卻可大幅度地提高產(chǎn)品的性能(壽命可提高10-20倍)和附加值。涂覆后的花鍵軸經(jīng)臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)試，壽命為50萬(wàn)次時(shí)單鍵寬磨損量≤0.20mm。
實(shí)施例三將尼龍11改為尼龍11與尼龍1010的混合物，混合物中尼龍11占1-99％，工藝方法同實(shí)施例一。
權(quán)利要求
1.一種花鍵軸表面功能梯度復(fù)合涂層，花鍵軸表面外依次涂覆有粘合劑、尼龍11和/或尼龍1010薄膜，其特征在于尼龍11和/或尼龍1010薄膜外還涂覆有尼龍11和/或尼龍1010與改性硫化鉬或納米氧化鋁的均勻混合的梯度薄膜，梯度方向?yàn)閺睦锵蛲飧男粤蚧f或納米氧化鋁在混合物中的含量從少到多，梯度薄膜的厚度為250-350微米。
2.花鍵軸表面功能梯度復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于①、選用組份A、B、C材料組份A尼龍11粉或尼龍1010粉，或尼龍11與尼龍1010任意比例的混合粉(60-150目)組份B硫化鉬(60-1000目)或納米氧化鋁鈦酸酯偶聯(lián)劑硬脂酸組份C高溫環(huán)氧樹脂粘合劑；②、組份B改性硫化鉬將100千克的平均粒徑為60-1000目的硫化鉬在高速混合機(jī)中以1200-1500轉(zhuǎn)/分、90-110℃下強(qiáng)烈攪拌10-40分鐘，再用加入0.6-2千克鈦酸酯偶聯(lián)劑、1-2千克硬脂酸繼續(xù)混合6-8分鐘后得到的改性硫化鉬；或改性納米氧化鋁將100千克的平均粒徑小于100納米的納米氧化鋁在高速混合機(jī)中以1200-1500轉(zhuǎn)/分、90-110℃下強(qiáng)烈攪拌10-40分鐘，再用加入0.6-2千克鈦酸酯偶聯(lián)劑、1-2千克硬脂酸繼續(xù)混合6-8分鐘后得到的改性納米氧化鋁；③、將組份C涂覆于花鍵軸的表面后于250-400℃烘干后采用輸送帶送入靜電噴涂噴粉室，花鍵軸在進(jìn)入噴粉室的過(guò)程中以2-30轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)；在噴粉室中設(shè)有兩支靜電噴槍A槍與B槍，A槍與組份A貯料斗相連，B槍與組份B貯料斗相連；當(dāng)花鍵軸進(jìn)入噴槍噴涂工位時(shí)A槍首先啟動(dòng)；待花鍵軸轉(zhuǎn)動(dòng)1-3轉(zhuǎn)后B槍也開始啟動(dòng)，通過(guò)由小到大的控制B槍的氣流速度使B槍出粉量由小變大；這樣在花鍵軸表面首先是尼龍11薄膜，然后可形成一層由內(nèi)向外為尼龍11與硫化鉬或納米氧化鋁組成的梯度涂層，該梯度涂層的組成根據(jù)花鍵軸受力及磨擦磨損特點(diǎn)通過(guò)控制B槍的氣流大小來(lái)進(jìn)行調(diào)整，涂層的厚度通過(guò)控制A槍的氣流大小來(lái)調(diào)整，該涂層厚度為250-350微米。
全文摘要
一種花鍵軸表面功能梯度復(fù)合涂層，花鍵軸表面外依次涂覆有粘合劑、尼龍11和/或尼龍1010薄膜，其特征在于尼龍11和/或尼龍1010薄膜外還涂覆有尼龍11和/或尼龍1010與改性硫化鉬或納米氧化鋁的均勻混合的梯度薄膜，梯度方向?yàn)閺睦锵蛲飧男粤蚧f或納米氧化鋁在混合物中的含量從少到多，梯度薄膜的厚度為250－350微米。本發(fā)明與現(xiàn)有的花鍵軸涂層相比具有耐磨性能好、表面硬度高、自潤(rùn)滑能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。能廣泛用于大、中、小型汽花鍵軸的表面涂覆。
文檔編號(hào)B05D1/36GK101081961SQ20071005222
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者李四年, 李厚祥 申請(qǐng)人:湖北工業(yè)大學(xué)