專利名稱：鋁合金自潤滑表面復(fù)合材料的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料的熱處理工藝，尤其涉及鋁合金陽極氧化膜表面 聚四氟乙烯潤滑涂層的熱處理工藝，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了解決鋁合金材料表面質(zhì)軟、耐磨性差、摩擦系數(shù)高等弱點(diǎn)，需要 進(jìn)行鋁及鋁合金的摩擦學(xué)表面改性處理。首先，在鋁合金表面制備硬質(zhì)陽 極氧化膜，隨后在氧化鋁膜表面的微孔中填充各種潤滑性物質(zhì)，使鋁材表 面具有良好的耐磨性和良好的自潤滑性。
為保證自潤滑表面涂層可靠性，必須保證潤滑涂層與氧化膜具有良好 的結(jié)合力。目前對大孔徑陽極氧化膜的制備和填充工藝有大量的研究，這 些研究針對提高潤滑涂層與氧化膜結(jié)合力的熱處理工藝研究較少，普遍采 用一般的熱處理工藝，其工藝無法保證潤滑涂層與氧化膜緊密結(jié)合，從而 造成鋁合金表面自潤滑壽命短的結(jié)果，其潤滑效果不甚理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種鋁合金自潤滑表 面復(fù)合材料的熱處理工藝，旨在有效提高潤滑涂層與陽極氧化膜的結(jié)合 力。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
鋁合金自潤滑表面復(fù)合材料的熱處理工藝，將鋁合金材料進(jìn)行硬質(zhì)陽 極氧化，在硬質(zhì)陽極氧化膜多孔中引入聚四氟乙烯納米潤滑顆粒，通過仿 負(fù)壓填充的真空熱處理方法使得潤滑顆粒與陽極氧化膜緊密結(jié)合，具體包
括以下步驟——
(a) 將經(jīng)過硬質(zhì)陽極氧化及填充聚四氟乙烯納米潤滑顆粒的鋁合金材 料放置于真空爐中，進(jìn)行加熱，加熱溫度為33(TC 39(TC;
(b) 待爐內(nèi)溫度達(dá)到33(TC 39(TC后，開始抽真空，使絕對壓力低 于lxlO_2Pa;
(c) 當(dāng)絕對壓力低于1x10—》a之后，開始保溫，保溫時(shí)間為30min 120min;
(d) 結(jié)束保溫后，卸去真空，在向爐內(nèi)放入空氣的同時(shí)，使?fàn)t內(nèi)溫 度控制在330。C 39(TC;
(e) 待爐內(nèi)氣壓達(dá)到大氣壓力之后，在爐中隨爐冷卻。 進(jìn)一步地，上述的鋁合金自潤滑表面復(fù)合材料的熱處理工藝，步驟(b)
將爐內(nèi)溫度控制在360。C 38(TC，進(jìn)行抽真空，使絕對壓力在1x10—3Pa lxlO_2Pa。
更進(jìn)一步地，上述的鋁合金自潤滑表面復(fù)合材料的熱處理工藝，將經(jīng) 過硬質(zhì)陽極氧化及填充聚四氟乙烯納米潤滑顆粒的鋁合金材料放置于真 空爐中，進(jìn)行加熱，加熱溫度為380°C;待爐內(nèi)溫度到達(dá)38(TC后，開始 抽真空，使絕對壓力在1x10—3Pa;當(dāng)絕對壓力達(dá)到1x10—3Pa之后，開始 保溫，保溫時(shí)間為90min;結(jié)束保溫后，卸去真空，在向爐內(nèi)放入空氣的 同時(shí)，使?fàn)t內(nèi)溫度為38(TC;待爐內(nèi)氣壓到達(dá)大氣壓力之后，隨爐冷卻。
本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)歩主要體現(xiàn)在 本發(fā)明通過仿負(fù)壓填充的真空熱處理工藝，使聚四氟乙烯潤滑顆粒與 陽極氧化膜緊密結(jié)合。加熱過程中，鋁合金表面的聚四氟乙烯納米潤滑顆 粒逐漸開始溶化進(jìn)入流動(dòng)狀態(tài)；抽真空的過程中，鋁合金陽極氧化膜納米 孔中的空氣連同爐內(nèi)空氣一同被抽出；在保溫階段，熔融狀態(tài)的聚四氟乙 烯在鋁合金氧化膜表面流動(dòng)平鋪，使得各處潤滑膜均勻分布；保溫結(jié)束后， 爐內(nèi)溫度高于聚四氟乙烯溶化溫度33(TC，向爐內(nèi)通入空氣，納米孔內(nèi)外
形成壓力梯度，此過程形成的負(fù)壓將溶化具有流動(dòng)性的潤滑物壓入孔內(nèi)和 孔的深處；待爐內(nèi)壓力與外界相同后冷卻，潤滑顆粒在孔洞深處重新凝固，
形成結(jié)合良好的涂層。采用仿負(fù)壓填充的真空熱處理方法使得潤滑膜與鋁 合金陽極氧化膜結(jié)合更加緊密，處理的鋁合金自潤滑表面復(fù)合材料摩擦系 數(shù)大大降低，鋁合金表面自潤滑膜壽命增長，耐磨性能顯著提高，產(chǎn)生了 極為良好的經(jīng)濟(jì)效益，值得在業(yè)內(nèi)廣泛推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種鋁合金自潤滑表面復(fù)合材料仿負(fù)壓填充的真空熱處 理工藝，鋁合金材料經(jīng)過陽極氧化和聚四氟乙烯潤滑顆粒填充后，通過仿 負(fù)壓填充的真空熱處理方法，使聚四氟乙烯潤滑顆粒與陽極氧化膜緊密結(jié)合。
仿負(fù)壓填充的真空熱處理工藝，真空熱處理的溫度為330°C 390°C， 使絕對壓力低于lxl0—2Pa;溫度和真空度達(dá)到指定要求后，進(jìn)行保溫，保 溫時(shí)間為30min 120min;保溫結(jié)束后，在保溫的同時(shí)卸去真空，當(dāng)氣壓 到達(dá)常壓后，再進(jìn)行冷卻；冷卻方式為隨爐冷卻。
實(shí)施例l:
先將經(jīng)過硬質(zhì)陽極氧化和填充聚四氟乙烯納米潤滑顆粒后的鋁合金
材料放置于真空爐中，進(jìn)行加熱，加熱溫度為360°C 。待爐內(nèi)溫度到達(dá)360°C 后，開始抽真空，使絕對壓力達(dá)到5x10—3Pa。當(dāng)絕對壓力達(dá)到5x10—3Pa 后，開始保溫，保溫時(shí)間為60min。結(jié)束保溫后，卸去真空，在向爐內(nèi)放 入空氣的同時(shí)，保證爐內(nèi)溫度高于33(TC。待爐內(nèi)氣壓到達(dá)大氣壓力之后， 放置在爐中隨爐冷卻。
實(shí)施例2:
將經(jīng)過硬質(zhì)陽極氧化和填充聚四氟乙烯納米潤滑顆粒后的鋁合金材
料放置于真空爐中，進(jìn)行加熱，加熱溫度為38(TC。待爐內(nèi)溫度到達(dá)380'C
后，開始抽真空，使絕對壓力達(dá)到lxl(T2Pa。當(dāng)絕對壓力達(dá)到1x10—2Pa 之后，開始保溫，保溫時(shí)間為90min。結(jié)束保溫后，卸去真空，在向爐內(nèi) 放入空氣的同時(shí)，保證爐內(nèi)溫度高于33(TC。待爐內(nèi)氣壓到達(dá)大氣壓力之 后，放置在爐中隨爐冷卻。
實(shí)施例3:
將經(jīng)過硬質(zhì)陽極氧化及填充聚四氟乙烯納米潤滑顆粒的鋁合金材料 放置于真空爐中，進(jìn)行加熱，加熱溫度為380°C;待爐內(nèi)溫度到達(dá)380°C 后，開始抽真空，使絕對壓力在lxio—3Pa;當(dāng)絕對壓力達(dá)到1x10—^a之 后，開始保溫，保溫時(shí)間為卯min;結(jié)束保溫后，卸去真空，在向爐內(nèi)放 入空氣的同時(shí)，使?fàn)t內(nèi)溫度為38(TC;待爐內(nèi)氣壓到達(dá)大氣壓力之后，隨 爐冷卻。
實(shí)施例4:
將經(jīng)過硬質(zhì)陽極氧化及填充聚四氟乙烯納米潤滑顆粒的鋁合金材料 放置于真空爐中，進(jìn)行加熱，加熱溫度為370°C;待爐內(nèi)溫度到達(dá)370°C 后，開始抽真空，使絕對壓力在6x10—3Pa;當(dāng)絕對壓力達(dá)到6xlO_3Pa之 后，開始保溫，保溫時(shí)間為120min;結(jié)束保溫后，卸去真空，在向爐內(nèi)放 入空氣的同時(shí)，控制爐內(nèi)溫度在330。C 39(TC;待爐內(nèi)氣壓到達(dá)大氣壓力 之后，隨爐冷卻。
實(shí)施例5:
將經(jīng)過硬質(zhì)陽極氧化及填充聚四氟乙烯納米潤滑顆粒的鋁合金材料 放置于真空爐中，進(jìn)行加熱，加熱溫度為390°C;待爐內(nèi)溫度到達(dá)390°C 后，開始抽真空，使絕對壓力在2xlO_3Pa;當(dāng)絕對壓力達(dá)到2xlO_3Pa之 后，開始保溫，保溫時(shí)間為30min;結(jié)束保溫后，卸去真空，在向爐內(nèi)放 入空氣的同時(shí)，使?fàn)t內(nèi)溫度高于330°C;待爐內(nèi)氣壓到達(dá)大氣壓力之后， 隨爐冷卻。將上述實(shí)施例所獲的材料和普通熱處理工藝所獲的材料，分別在WM 一2002摩擦磨損儀上進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，偶件為GCrl5，電機(jī)轉(zhuǎn)速為 500r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)直徑為10mm，摩擦?xí)r間30min。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果表明， 普通工藝熱處理過的自潤滑膜在互磨的前5min摩擦系數(shù)<0.15， 5min后 開始不斷增大，30min后摩擦系數(shù)達(dá)到0.5，潤滑膜與氧化膜被磨損掉露出 基底。而本發(fā)明仿負(fù)壓填充真空工藝熱處理過的自潤滑膜在30min時(shí)間內(nèi) 摩擦系數(shù)平均值為0.122，潤滑膜均未被磨損掉?？梢姡?jīng)過仿負(fù)壓填充 的真空熱處理工藝處理后的鋁合金表面，其潤滑膜與氧化膜結(jié)合更加緊 密，使得摩擦系數(shù)大大降低，壽命更長，耐磨性更好。
綜上所述，本發(fā)明仿負(fù)壓填充的真空熱處理工藝，在加熱過程中，鋁 合金表面的聚四氟乙烯納米潤滑顆粒逐漸開始溶化進(jìn)入流動(dòng)狀態(tài)。抽真空 的過程中，鋁合金陽極氧化膜納米孔中的空氣連同爐內(nèi)空氣一同被抽出。 在保溫階段，熔融狀態(tài)的聚四氟乙烯在鋁合金氧化膜表面流動(dòng)平鋪，使得 各處潤滑膜均勻分布。保溫結(jié)束后，爐內(nèi)溫度高于聚四氟乙烯溶化溫度 33(TC，向爐內(nèi)通入空氣，納米孔內(nèi)外形成壓力梯度，此過程形成的負(fù)壓 將溶化具有流動(dòng)性的潤滑物壓入孔內(nèi)和孔的深處。待爐內(nèi)壓力與外界相同 后，開始冷卻，潤滑顆粒在孔洞深處重新凝固，形成結(jié)合良好的涂層。與 目前普通熱處理技術(shù)相比較，采用仿負(fù)壓填充的真空熱處理方法處理的鋁 合金自潤滑表面復(fù)合材料摩擦系數(shù)大大降低，鋁合金表面自潤滑膜壽命增 長，耐磨性能明顯提高，經(jīng)濟(jì)效益尤為顯著，應(yīng)用前景十分看好。
以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限 制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.鋁合金自潤滑表面復(fù)合材料的熱處理工藝，其特征在于鋁合金材料通過硬質(zhì)陽極氧化后在硬質(zhì)陽極氧化膜多孔中引入聚四氟乙烯納米潤滑顆粒，通過仿負(fù)壓填充的真空熱處理方法使聚四氟乙烯納米潤滑顆粒與陽極氧化膜緊密結(jié)合，具體包括以下步驟——(a)將經(jīng)過硬質(zhì)陽極氧化及填充聚四氟乙烯納米潤滑顆粒的鋁合金材料放置于真空爐中，進(jìn)行加熱，加熱溫度為330℃～390℃；(b)待爐內(nèi)溫度達(dá)到330℃～390℃后，開始抽真空，使絕對壓力低于1×10-2Pa；(c)當(dāng)絕對壓力低于1×10-2Pa之后，開始保溫，保溫時(shí)間為30min～120min；(d)結(jié)束保溫后，卸去真空，在向爐內(nèi)放入空氣的同時(shí)，使?fàn)t內(nèi)溫度控制在330℃～390℃；(e)待爐內(nèi)氣壓達(dá)到大氣壓力之后，在爐中隨爐冷卻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金自潤滑表面復(fù)合材料的熱處理工藝， 其特征在于步驟(b)將爐內(nèi)溫度控制在360°C 380°C，進(jìn)行抽真空， 使絕對壓力在lxlO_3Pa lxlO_2Pa。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金自潤滑表面復(fù)合材料的熱處理 工藝，其特征在于將經(jīng)過硬質(zhì)陽極氧化及填充聚四氟乙烯納米潤滑顆粒 的鋁合金材料放置于真空爐中，進(jìn)行加熱，加熱溫度為38(TC;待爐內(nèi)溫 度到達(dá)38(TC后，開始抽真空，使絕對壓力在lxl(T3Pa;當(dāng)絕對壓力達(dá)到 1x10—卞a之后，開始保溫，保溫時(shí)間為90min;結(jié)束保溫后，卸去真空， 在向爐內(nèi)放入空氣的同時(shí)，使?fàn)t內(nèi)溫度為380°C;待爐內(nèi)氣壓到達(dá)大氣壓 力之后，隨爐冷卻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁合金自潤滑表面復(fù)合材料的熱處理工藝，首先將經(jīng)過硬質(zhì)陽極氧化及填充聚四氟乙烯納米潤滑顆粒的鋁合金材料放置于真空爐中，進(jìn)行加熱，加熱溫度為330℃～390℃，然后抽真空，使絕對壓力低于1×10^-2Pa；當(dāng)絕對壓力低于1×10^-2Pa之后，保溫30min～120min；保溫后，卸去真空，在向爐內(nèi)放入空氣的同時(shí)，使?fàn)t內(nèi)溫度控制在330℃～390℃，最后隨爐冷卻。通過仿負(fù)壓填充的真空熱處理方法使得潤滑膜與鋁合金陽極氧化膜結(jié)合更加緊密，處理的鋁合金自潤滑表面復(fù)合材料摩擦系數(shù)大大降低，鋁合金表面自潤滑膜壽命增長，耐磨性能顯著提高，值得廣泛推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C25D11/18GK101338446SQ20081002250
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日
發(fā)明者棟 張, 張文靜 申請人:蘇州有色金屬研究院有限公司