專利名稱：用于制造復(fù)合鋁制件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造復(fù)合鋁制件的方法。本發(fā)明特別是涉及用于制造這樣一種復(fù)合鋁制件的方法，在此鋁制件中，鋁材料或鋁合金材料的表面被賦予了特別優(yōu)良的潤(rùn)滑性能。
對(duì)于由陽(yáng)極氧化法形成的鋁合金材料的氧化膜來說，已經(jīng)有人提出了賦予這種氧化膜一種潤(rùn)滑性能的方法，下面介紹這些方法。
具體地說，有人提出用潤(rùn)滑油來浸漬由陽(yáng)極化處理所形成的氧化膜上的非密閉微孔或非密閉縫隙。
然而，用這種方法制得的鋁合金材料有一些缺點(diǎn)，例如，當(dāng)要與溶液接觸時(shí)，這種鋁合金材料就不能使用。
還有人提出使用固體潤(rùn)滑劑來賦予這種潤(rùn)滑性能。例如，日本待審專利申請(qǐng)No.56(1981)-130489公開了這樣一種方法，該方法是把鋁合金材料浸漬于一種含有金屬含氧酸鹽(四硫代鉬酸鹽)的溶液中，然后進(jìn)行第二次陽(yáng)極化電解處理，以使金屬氧化物(二硫化鉬)充滿由陽(yáng)極氧化形成的氧化膜的微孔中。被提出的另一種方法是把鋁合金材料交替地浸漬于一種金屬皂液和一種酸中。再有一種被提出的方法是把鋁合金材料交替地浸漬于一種含金屬硫化物的液體和一種酸中。另外，還有一種被提出的方法是用一種金屬皂或一種金屬硫化物來充滿這些電解微孔。
然而，所提出的這些方法都具有一些缺點(diǎn)，那就是所形成的薄膜顯示出高的磨損系數(shù)(0.2至0.3)、短的壽命以及較低的自潤(rùn)滑性質(zhì)。實(shí)際上，對(duì)于一些要求具有優(yōu)良潤(rùn)滑性能的滑動(dòng)零件來說，所提出的這些方法都尚未被實(shí)際用于賦予潤(rùn)滑性能的目的。這很可能是由于這些陽(yáng)極氧化膜本身的磨損系數(shù)較高的緣故。
另外，與日本專利申請(qǐng)No.52(1977)-39059公開的方法相類似，有一種已知的方法是用聚四氟乙烯(下文將其稱為“PTFE”)來浸漬陽(yáng)極硬化氧化膜的微孔。這是一種利用PTFE樹脂所具有的低摩擦系數(shù)和抗水與抗油性質(zhì)來形成復(fù)合薄膜的方法。具體地說，該方法是首先形成一層厚度為20μm～50μm的陽(yáng)極硬化氧化膜，然后用PTFE來浸漬，使浸漬深度達(dá)到薄膜表面以下10μm。
據(jù)稱，上述的利用PTFE的方法可以獲得優(yōu)良的抗磨損性能。然而，PTFE是否確實(shí)能滲透入陽(yáng)極硬化氧化膜的微孔中尚值得懷疑。另外，由于PTFE沒有足夠的粘結(jié)力，因此，對(duì)于那些要求高精確度的精密零件和要求高氣密性的壓縮機(jī)零件來說，這種方法所能賦予的滑動(dòng)性能的提高是較有限的。另外，該方法也不能提供足夠的，抗磨料磨損和抗粘著磨損的能力。因此，要把這種方法應(yīng)用于那些要求獲得長(zhǎng)壽命的零件，仍有一些問題需要解決。
正如上述，對(duì)于那些要求高精確度的精密零件和要求高氣密性的壓縮機(jī)零件來說，通常用于處理陽(yáng)極硬化氧化膜以向其賦予潤(rùn)滑性能的常規(guī)方法只能提供較小程度的改善。
本發(fā)明的主要目的是提供一種用于制造復(fù)合鋁制件的方法，該方法是將微細(xì)的聚四氟乙烯(PTFE)顆粒均勻地結(jié)合到鋁或鋁合金的陽(yáng)極硬化氧化膜的表面上，以獲得一種具有優(yōu)良耐磨性能和優(yōu)良防咬著性能的復(fù)合鋁制件。
本發(fā)明提供了一種用于制造復(fù)合鋁制件的方法，該方法包括的步驟是采用電化學(xué)或化學(xué)方法使聚四氟乙烯的微細(xì)顆粒吸附到鋁或鋁合金的陽(yáng)極硬化氧化膜的表面上，然后使用另一個(gè)在實(shí)際工作時(shí)需要在所說氧化膜上滑動(dòng)的零件來摩擦這樣處理過的氧化膜，以使其形成一種潤(rùn)滑的薄膜。
具體地說，本發(fā)明的用于制造復(fù)合鋁制件的方法是在通過常規(guī)的陽(yáng)極處理在鋁或鋁合金上形成陽(yáng)極硬化氧化膜的同時(shí)，使一種細(xì)微的PTFE顆粒帶上正電荷或負(fù)電荷并把這些帶電荷的細(xì)微PTFE顆粒均勻地分散在水溶液中。然后把這種具有氧化膜的鋁或鋁合金浸漬于所說的水溶液中。如果細(xì)微的PTFE顆粒帶有正電荷，那么就在該水溶液中進(jìn)行逆向的電解處理，而如果細(xì)微的PTFE顆粒帶有負(fù)電荷，這時(shí)就可以用電化學(xué)或化學(xué)方法通過簡(jiǎn)單的浸漬作用而使PTFE的細(xì)微顆粒均勻地吸附到鋁或鋁合金的陽(yáng)極硬化氧化膜的表面上。在干燥以后，將該零件的表面與另一個(gè)零件的表面互相摩擦，以使得在陽(yáng)極硬化氧化膜表面上形成均勻的PTFE膜，所說的另一個(gè)零件是指在實(shí)際工作時(shí)將沿著所說的陽(yáng)極氧化膜表面滑動(dòng)的零件。
使用本發(fā)明的方法，可將細(xì)微的PTFE顆粒吸附到鋁或鋁合金的陽(yáng)極硬化氧化膜的表面上，并且當(dāng)用一個(gè)相對(duì)零件與其進(jìn)行組裝接觸時(shí)，就會(huì)將所說的顆粒壓碎。同時(shí)，當(dāng)這兩個(gè)零件彼此間進(jìn)行相對(duì)的滑動(dòng)時(shí)，就使這些被壓碎的PTFE細(xì)微顆粒滲透入薄層的氧化膜中，這樣就形成了潤(rùn)滑的氧化膜。
因此，當(dāng)把按本發(fā)明的方法制得的復(fù)合鋁制件與相對(duì)零件組裝在一起并進(jìn)行工作時(shí)，它們的表面彼此間相互滑動(dòng)(也就是說它們相互摩擦)，這樣就形成了一層潤(rùn)滑的薄膜并因此獲得了潤(rùn)滑性能。
最好是使按本發(fā)明的方法制得的復(fù)合鋁制件與需要沿著該復(fù)合鋁制件滑動(dòng)的相對(duì)零件構(gòu)成一對(duì)鋁或鋁合金的零件對(duì)。按本發(fā)明的方法制得的具有潤(rùn)滑薄膜的復(fù)合鋁制件與所說的相對(duì)零件彼此作相對(duì)滑動(dòng)。
因此，按本發(fā)明的方法制得的復(fù)合鋁制件與沿著該復(fù)合鋁制件表面滑動(dòng)的相對(duì)零件組合成對(duì)的典型例子有軸桿與軸承的組合、機(jī)械泵中的柱塞與油缸的組合、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)中的轉(zhuǎn)筒與頁(yè)板的組合、渦形流體機(jī)械中的固定渦管與旋轉(zhuǎn)渦管的組合等，此處只舉出很少幾個(gè)例子。
按本發(fā)明的方法制得的復(fù)合鋁制件具有一層陽(yáng)極硬化氧化膜，并且在該陽(yáng)極硬化氧化膜上覆蓋有一層均勻的PTFE膜。常規(guī)的薄膜形成方法是在350℃至400℃的高溫范圍使PTFE熔化，與常規(guī)的方法不同，在按形成薄膜的方法來制備本發(fā)明的PTFE薄膜時(shí)，該P(yáng)TFE薄膜是在80℃至120℃的低溫范圍下干燥的，因此不存在能引起鋁或鋁合金強(qiáng)度降低的危險(xiǎn)。并且，可以僅僅對(duì)必需的部分賦予PTFE的特性，也就是它的低摩擦系數(shù)和它良好的潤(rùn)滑性能。
具體地說，使用本發(fā)明的用于制造復(fù)合鋁制件的方法可以制得一種具有優(yōu)良耐磨性能和優(yōu)良防咬著性能的復(fù)合鋁制件。


圖1是表示一種A6061材料與一種AC8C材料的耐磨性能與咬著行為的曲線圖，這兩種材料事先用本發(fā)明的方法處理過。
下面將通過一些非限定性的實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
首先，用常規(guī)的去油方法來均勻地清洗鋁或鋁合金的表面。然后，根據(jù)具體情況，將鋁或鋁合金置于一種含有50～70克/升NaOH的水溶液中浸蝕1～5分鐘。采用這樣的方法可以消除鋁或鋁合金表面上的氧化物和刮痕。
然后，用20%至30%的硝酸水溶液進(jìn)行去酸洗泥處理。接著在較低溫度下以恒電流進(jìn)行電解處理，所用的電解液可以是150～300克/升的硫酸，或由二元酸組成的混合酸，例如硫酸或草酸，和一種有機(jī)酸，或者是一種由芳族磺酸和硫酸組成的混合酸。按此法使一層陽(yáng)極硬化氧化膜生長(zhǎng)至所需的厚度。
然后，通過使用陽(yáng)離子型表面活性劑進(jìn)行乳化聚合的方法，使一種分子量在400，000至4，000，000之間和平均粒徑在0.1mm至0.5mm之間的細(xì)微PTFE顆粒帶上正電荷。再利用一種非離子型表面活性劑使這些帶電荷的顆粒分散于溶液中。然后把已具有氧化膜的鋁或鋁合金(下文將其稱為工件)浸漬于此溶液中并將其加熱至40℃至80℃。在此情況下，將工件作為負(fù)極，將相對(duì)的電極(碳電極)作為正極，在其間施加以2V～10V的電壓，這樣就使得帶正電荷的細(xì)微PTFE顆粒受到電化學(xué)的作用而被吸附在陽(yáng)極硬化氧化膜上并形成了均勻的單分子層。
另外，利用陰離子型表面活性劑使一種與上述類型相同的細(xì)微PTFE顆粒帶上負(fù)電荷。再將所獲帶電荷的顆粒均勻地分散在水溶液中。
然后將該水溶液加熱到40℃至80℃的溫度范圍，再將這種具有陽(yáng)極硬化氧化膜并以Z-電位的模式帶有正電荷的工件浸漬于所說的水溶液中。按此方法使細(xì)微的PTFE顆粒以均勻的單分子層的形式吸附于陽(yáng)極硬化氧化膜的表面上。
在每一種情況下，所說的工件皆是在室溫至100℃的低溫范圍內(nèi)進(jìn)行干燥。然后將該工件與一個(gè)在裝配后需沿工件表面滑動(dòng)的相對(duì)零件彼此互相摩擦，結(jié)果使得被吸附在陽(yáng)極氧化膜表面上的細(xì)微PTFE顆粒轉(zhuǎn)變成一層薄膜。
這種按上述的方法處理過的，具有高度潤(rùn)滑性的陽(yáng)極硬化氧化膜的工件顯示出優(yōu)良的潤(rùn)滑性能、優(yōu)良的防咬著性能、優(yōu)良的密封性能和優(yōu)良的吸音質(zhì)量。
圖1示出用上述方法(即本發(fā)明實(shí)施方案中的方法)處理過的一種A6061材料與一種AC8C材料的耐磨性能與咬著行為。
為了進(jìn)行對(duì)比，圖1中也示出了用常規(guī)的陽(yáng)極硬化方法(該方法公開于日本專利申請(qǐng)No.52(1977)-39059中)處理過的AC8C和A6061材料的耐磨性能與咬著行為。
圖1中所示的耐磨性能是用一種以油潤(rùn)滑的盤中針型(pin-on-disktype)磨損測(cè)試儀測(cè)得的。
從示于圖1中的測(cè)定結(jié)果可以看出下面的結(jié)論。
具體地說，僅僅用陽(yáng)極氧化方法處理過的材料在滑動(dòng)摩擦的初期就已顯示高的摩擦系數(shù)，并且當(dāng)相對(duì)零件(針AC8C-T6材料)以低負(fù)載沿著處理過的材料滑動(dòng)時(shí)就被相對(duì)零件咬住。另一方面，按本發(fā)明的方法制得的復(fù)合鋁制件具有低的摩擦系數(shù)，并且還顯示出它與相對(duì)零件(針AC8C-T6材料)的咬著負(fù)載要比僅僅通過陽(yáng)極硬化氧化膜處理的工件要高好幾倍。這一事實(shí)表明，使用本發(fā)明的方法可以顯著地提高鋁制件的耐磨性能與防咬著性能。
權(quán)利要求
1.一種用于制造復(fù)合鋁制件的方法，該方法包含下列步驟通過電化學(xué)作用或化學(xué)作用使聚四氟乙烯的細(xì)微顆粒吸附到一種選自鋁和鋁合金材料的陽(yáng)極硬化氧化膜表面上，所說的氧化膜在一個(gè)工件上形成；將這樣處理過的制件干燥；以及然后將所說的制件與一個(gè)需要沿著所說制件滑動(dòng)的相對(duì)零件彼此摩擦，以使其形成一層潤(rùn)滑薄膜。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中讓所說的聚四氟乙烯細(xì)微顆粒帶上正電荷;然后將所說的這些聚四氟乙烯細(xì)微顆粒均勻地分散于一種水溶液中;將所說的具有陽(yáng)極硬化氧化膜的制件浸漬于所說的水溶液中;在所說的水溶液中進(jìn)行電解處理，由此使所說的聚四氟乙烯細(xì)微顆粒吸附到所說陽(yáng)極硬化氧化膜的表面上。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中讓所說的聚四氟乙烯的細(xì)微顆粒帶上負(fù)電荷，然后將所說的這些聚四氟乙烯細(xì)微顆粒均勻地分散于一種水溶液中，再將所說的具有陽(yáng)極硬化氧化膜的制件浸漬于所說的水溶液中，由此使所說的聚四氟乙烯細(xì)微顆粒吸附到所說陽(yáng)極硬化氧化膜的表面上。
全文摘要
一種用于制造復(fù)合氧化鋁制件的方法，該方法的步驟包括，通過電化學(xué)作用或化學(xué)作用使一種聚四氟乙烯的細(xì)微顆粒吸附到一種鋁材料或鋁合金材料的陽(yáng)極硬化氧化膜表面上，然后將這種鋁材料或鋁合金材料干燥。然后，將這種鋁材料或鋁合金材料與一個(gè)需要沿著所說鋁材料或鋁合金材料表面滑動(dòng)的相對(duì)零件彼此作相對(duì)摩擦，借此形成一層潤(rùn)滑的薄膜。
文檔編號(hào)C25D11/20GK1069781SQ92109589
公開日1993年3月10日 申請(qǐng)日期1992年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月19日
發(fā)明者服部武, 井野口和彥, 大山幸雄, 中岸豐, 坂口雅章 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社, 奧野制藥工業(yè)株式會(huì)社