專利名稱：鋁合金自潤滑表面的處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金自潤滑表面的處理工藝，屬于材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為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，在鋁合金表面進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化，隨后在氧化鋁膜表面及微孔
內(nèi)沉積各種潤滑性物質(zhì)形成潤滑涂層，從而使鋁合金表面摩擦系數(shù)降低。 氧化鋁模板表面分布著大量納米級(jí)的孔洞，存在著較高的自由能，固體表面不能
像液體那樣用減小表面積的方法來降低體系的表面自由能，只能靠吸附外部介質(zhì)來降低體
系的自由能，使表面處于更穩(wěn)定的狀態(tài)，因此多孔氧化鋁模板表面對(duì)外部介質(zhì)存在著很大
的吸附力。將陽極氧化鋁浸入納米潤滑顆粒水分散液中，潤滑顆粒將沉積在陽極氧化鋁表
面， 一部分潤滑顆粒將沉積在氧化膜納米孔中。為了增強(qiáng)潤滑顆粒的活性，傳統(tǒng)的方法是對(duì)
潤滑顆粒水分散液進(jìn)行加熱，以增加進(jìn)入孔洞內(nèi)的顆粒數(shù)量，該方法稱為熱浸漬。然而在高
溫下，納米顆粒很容易發(fā)生團(tuán)聚長大，當(dāng)粒徑大于氧化鋁多孔膜的孔徑時(shí)即無法進(jìn)入孔內(nèi)，
繼續(xù)長大甚至?xí)纬沙恋眇じ接阡X合金表面，造成潤滑涂層的不均勻性。

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的處理工藝。 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) 鋁合金自潤滑表面的處理工藝，包括以下步驟—— ①超聲活化將經(jīng)過表面陽極氧化的鋁合金浸漬在納米潤滑顆粒水分散液中進(jìn)行超聲振蕩； ②后續(xù)浸漬超聲振蕩結(jié)束后，陽極氧化鋁合金在納米潤滑顆粒水分散液中繼續(xù)浸漬； ③干燥將陽極氧化鋁合金從納米潤滑顆粒水分散液中取出自然晾干； 熱處理將晾干后的陽極氧化鋁合金在340°C 39(TC溫度下進(jìn)行保溫，保溫時(shí)
間為30min 120min，保溫結(jié)束后從爐中取出空冷。 進(jìn)一步地，上述的鋁合金自潤滑表面的處理工藝，所述的納米潤滑顆粒水分散液為聚四氟乙烯(PTFE)納米潤滑顆粒水分散液，或二硫化鉬納米潤滑顆粒水分散液，或聚四氟乙烯與二硫化鉬的混合水分散液。 更進(jìn)一步地，上述的鋁合金自潤滑表面的處理工藝，步驟①中超聲振蕩的時(shí)間為5min 30min。 再進(jìn)一步地，上述的鋁合金自潤滑表面的處理工藝，步驟②中浸漬的時(shí)間為20min 60min。 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)步主要體現(xiàn)在
采用本發(fā)明工藝可以在鋁合金表面形成潤滑涂層，潤滑涂層與鋁合金表面結(jié)合緊密，從而使鋁合金表面具有很低的摩擦系數(shù)和很長的自潤滑壽命。其中，超聲振蕩活化效果優(yōu)于傳統(tǒng)的熱浸漬方法，而且不會(huì)造成潤滑顆粒團(tuán)聚；后續(xù)浸漬工藝，進(jìn)一步提高了潤滑顆粒在氧化膜表面和孔內(nèi)的沉積率；自然晾干工藝使得鋁合金表面潤滑涂層完整，不存在裂紋；熱處理工藝保證了潤滑涂層與鋁合金表面緊密結(jié)合，工藝簡潔，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)顯
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出鋁合金自潤滑表面的處理工藝，利用超聲振蕩對(duì)納米潤滑顆粒分散液進(jìn)行活化，超聲波是機(jī)械震動(dòng)能量的傳播，在液體中形成有效的攪動(dòng)與流動(dòng)，對(duì)納米潤滑顆粒水分散液中的顆粒產(chǎn)生粉碎、分散作用，使得部分納米潤滑顆粒尺寸降低。液體中往往存在一些真空的或含有少量氣體或蒸汽的小氣泡，當(dāng)一定頻率的超聲波作用于液體時(shí)，小氣泡在超聲作用下逐漸變大，聲波的稀疏階段使小氣泡迅速漲大，聲波的壓縮階段小氣泡又被絕熱壓縮，直至湮滅。湮滅過程中，小氣泡內(nèi)部達(dá)幾千度的高溫和幾千個(gè)大氣壓的高壓，即稱為超聲波的空化作用，該作用使得空化氣泡在十分迅速的潰陷過程中瞬間產(chǎn)生高溫、高壓和強(qiáng)烈的沖擊波，從而，提高潤滑顆粒水分散液的傳質(zhì)速度、滲透能力，對(duì)氧化鋁模板表面起到良好的活化作用，增強(qiáng)對(duì)潤滑顆粒的吸附力。
本發(fā)明工藝主要包括
(1)超聲活化 將經(jīng)過表面陽極氧化的鋁合金浸漬在納米潤滑顆粒水分散液(聚四氟乙烯PTFE納米潤滑顆粒水分散液，或二硫化鉬納米潤滑顆粒水分散液，或聚四氟乙烯與二硫化鉬的混合水分散液)中進(jìn)行超聲振蕩，超聲時(shí)間在5min 30min。
(2)后續(xù)浸漬 在超聲波的作用下，潤滑顆粒部分進(jìn)入氧化鋁多孔膜的微小孔隙中，但是由于超聲波的強(qiáng)烈振蕩，潤滑顆粒的填充量很少；在經(jīng)過超聲振蕩活化之后，多孔氧化鋁模板對(duì)潤滑顆粒的吸附力增強(qiáng)，同時(shí)潤滑顆粒水分散液的傳質(zhì)速度、滲透能力提高，此時(shí)繼續(xù)將氧化鋁膜在潤滑顆粒水分散液中浸漬，將使更多的顆粒進(jìn)入孔洞及吸附在多孔表面，浸漬時(shí)間在20min 60min。
(3)干燥 陽極氧化鋁合金從潤滑顆粒水分散液中取出后，表面潤滑涂層中的水分將蒸發(fā)，如果蒸發(fā)速度過快會(huì)在鋁合金表面留下裂紋，因此采用自然晾干方式使水分自然蒸發(fā)。
(4)熱處理 將鋁合金在340°C 390。C溫度下保溫30min 120min，取出后空冷；熱處理的目的是增強(qiáng)潤滑涂層與氧化鋁膜的結(jié)合力，熱處理時(shí)將聚四氟乙烯(PTFE)加熱至熔融，分散的單個(gè)顆粒通過互相擴(kuò)散熔融粘結(jié)成整體，并與氧化鋁之間發(fā)生局部融合，形成牢固的結(jié)合力。 以下通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1 : 先將經(jīng)過表面陽極氧化的鋁合金浸漬在PTFE納米潤滑顆粒水分散液中進(jìn)行超聲振蕩10min。然后，將陽極氧化鋁合金在PTFE納米潤滑顆粒水分散液中繼續(xù)浸漬30min。再將陽極氧化鋁合金從PTFE納米潤滑顆粒水分散液中取出自然晾干。最后將晾干后的陽極氧化鋁合金在35(TC溫度下進(jìn)行保溫，保溫60min后從爐中取出空冷。
實(shí)施例2 : 先將經(jīng)過表面陽極氧化的鋁合金浸漬在PTFE納米潤滑顆粒水分散液中進(jìn)行超聲振蕩20min。繼而將陽極氧化鋁合金在PTFE納米潤滑顆粒水分散液中繼續(xù)浸漬，浸漬時(shí)間為20min。再將陽極氧化鋁合金從PTFE納米潤滑顆粒水分散液中取出自然晾干。最后將晾干后的陽極氧化鋁合金在38(TC溫度下進(jìn)行保溫，保溫30min后從爐中取出空冷。
實(shí)施例3: 首先將經(jīng)過表面陽極氧化的鋁合金浸漬在PTFE納米潤滑顆粒水分散液中進(jìn)行超聲振蕩30min。然后，將陽極氧化鋁合金在PTFE納米潤滑顆粒水分散液中繼續(xù)浸漬40min。再將陽極氧化鋁合金從PTFE納米潤滑顆粒水分散液中取出自然晾干。最后將晾干后的陽極氧化鋁合金在34(TC溫度下進(jìn)行保溫，保溫120min后從爐中取出空冷。
實(shí)施例4 : 先將經(jīng)過表面陽極氧化的鋁合金浸漬在PTFE納米潤滑顆粒水分散液中進(jìn)行超聲振蕩5min。繼而將陽極氧化鋁合金在PTFE納米潤滑顆粒水分散液中繼續(xù)浸漬，浸漬時(shí)間為60min。再將陽極氧化鋁合金從PTFE納米潤滑顆粒水分散液中取出自然晾干。最后將晾干后的陽極氧化鋁合金在39(TC溫度下進(jìn)行保溫，保溫50min后從爐中取出空冷。
綜上，通過上述工藝在鋁合金表面形成潤滑涂層，潤滑涂層與鋁合金表面結(jié)合緊密，使鋁合金表面具有很低的摩擦系數(shù)和很長的自潤滑壽命。其超聲振蕩活化效果優(yōu)于傳統(tǒng)的熱浸漬方法，而且不會(huì)造成潤滑顆粒團(tuán)聚。后續(xù)浸漬工藝，進(jìn)一步提高了潤滑顆粒在氧化膜表面和孔內(nèi)的沉積率。自然晾干工藝使得鋁合金表面潤滑涂層完整，不存在裂紋。熱處理工藝保證了潤滑涂層與鋁合金表面緊密結(jié)合。 以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)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
鋁合金自潤滑表面的處理工藝，其特征在于具體包括以下步驟①超聲活化將經(jīng)過表面陽極氧化的鋁合金浸漬在納米潤滑顆粒水分散液中進(jìn)行超聲振蕩；②后續(xù)浸漬超聲振蕩結(jié)束后，陽極氧化鋁合金在納米潤滑顆粒水分散液中繼續(xù)浸漬；③干燥將陽極氧化鋁合金從納米潤滑顆粒水分散液中取出自然晾干；④熱處理將晾干后的陽極氧化鋁合金在340℃～390℃溫度下進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為30min～120min，保溫結(jié)束后從爐中取出空冷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金自潤滑表面的處理工藝，其特征在于所述的納米潤 滑顆粒水分散液為聚四氟乙烯納米潤滑顆粒水分散液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金自潤滑表面的處理工藝，其特征在于步驟①中超聲振蕩的時(shí)間為5min 30min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金自潤滑表面的處理工藝，其特征在于步驟②中浸漬 的時(shí)間為20min 60min。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋁合金自潤滑表面的處理工藝，先將經(jīng)過表面陽極氧化的鋁合金浸漬在納米潤滑顆粒水分散液中進(jìn)行超聲振蕩；超聲振蕩結(jié)束后，陽極氧化鋁合金在納米潤滑顆粒水分散液中繼續(xù)浸漬；再將陽極氧化鋁合金從納米潤滑顆粒水分散液中取出自然晾干；最后將晾干后的陽極氧化鋁合金在340℃～390℃溫度下進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為30min～120min，保溫結(jié)束后從爐中取出空冷。通過該處理工藝在鋁合金表面形成潤滑涂層，潤滑涂層與鋁合金表面結(jié)合緊密，使鋁合金表面具有很低的摩擦系數(shù)和很長的自潤滑壽命。
文檔編號(hào)C25D11/18GK101736385SQ20081023598
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者樂永康, 張文靜, 張棟 申請(qǐng)人:蘇州有色金屬研究院有限公司