铝合金自润滑表面的处理工艺[发明专利]

*CN101736385A*

(10)申请公布号 CN 101736385 A(43)申请公布日 2010.06.16

(12)发明专利申请

(21)申请号 200810235983.1(22)申请日 2008.11.19

(71)申请人苏州有色金属研究院有限公司

地址215021 江苏省苏州市工业园区沈浒路

200号(72)发明人张栋 张文静 乐永康

(74)专利代理机构南京苏科专利代理有限责任

公司 32102

代理人陈忠辉 姚姣阳(51)Int.Cl.

C25D 11/18(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 3 页

()发明名称

铝合金自润滑表面的处理工艺(57)摘要

本发明涉及铝合金自润滑表面的处理工艺，先将经过表面阳极氧化的铝合金浸渍在纳米润滑颗粒水分散液中进行超声振荡；超声振荡结束后，阳极氧化铝合金在纳米润滑颗粒水分散液中继续浸渍；再将阳极氧化铝合金从纳米润滑颗粒水分散液中取出自然晾干；最后将晾干后的阳极氧化铝合金在340℃～390℃温度下进行保温，保温时间为30min～120min，保温结束后从炉中取出空冷。通过该处理工艺在铝合金表面形成润滑涂层，润滑涂层与铝合金表面结合紧密，使铝合金表面具有很低的摩擦系数和很长的自润滑寿命。

CN 101736385 ACN 101736385 A

权 利 要 求 书

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1.铝合金自润滑表面的处理工艺，其特征在于：具体包括以下步骤①超声活化：将经过表面阳极氧化的铝合金浸渍在纳米润滑颗粒水分散液中进行超声振荡；

②后续浸渍：超声振荡结束后，阳极氧化铝合金在纳米润滑颗粒水分散液中继续浸渍；

③干燥：将阳极氧化铝合金从纳米润滑颗粒水分散液中取出自然晾干；④热处理：将晾干后的阳极氧化铝合金在340℃～390℃温度下进行保温，保温时间为30min～120min，保温结束后从炉中取出空冷。

2.根据权利要求1所述的铝合金自润滑表面的处理工艺，其特征在于：所述的纳米润滑颗粒水分散液为聚四氟乙烯纳米润滑颗粒水分散液。

3.根据权利要求1所述的铝合金自润滑表面的处理工艺，其特征在于：步骤①中超声振荡的时间为5min～30min。

4.根据权利要求1所述的铝合金自润滑表面的处理工艺，其特征在于：步骤②中浸渍的时间为20min～60min。

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CN 101736385 A

说 明 书

铝合金自润滑表面的处理工艺

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技术领域

[0001]

本发明涉及一种铝合金自润滑表面的处理工艺，属于材料表面处理技术领域。

背景技术

为解决铝合金材料表面质软、耐磨性差、摩擦系数高等弱点，需进行铝及铝合金的

摩擦学表面改性处理。首先，在铝合金表面进行硬质阳极氧化，随后在氧化铝膜表面及微孔内沉积各种润滑性物质形成润滑涂层，从而使铝合金表面摩擦系数降低。[0003] 氧化铝模板表面分布着大量纳米级的孔洞，存在着较高的自由能，固体表面不能像液体那样用减小表面积的方法来降低体系的表面自由能，只能靠吸附外部介质来降低体系的自由能，使表面处于更稳定的状态，因此多孔氧化铝模板表面对外部介质存在着很大的吸附力。将阳极氧化铝浸入纳米润滑颗粒水分散液中，润滑颗粒将沉积在阳极氧化铝表面，一部分润滑颗粒将沉积在氧化膜纳米孔中。为了增强润滑颗粒的活性，传统的方法是对润滑颗粒水分散液进行加热，以增加进入孔洞内的颗粒数量，该方法称为热浸渍。然而在高温下，纳米颗粒很容易发生团聚长大，当粒径大于氧化铝多孔膜的孔径时即无法进入孔内，继续长大甚至会形成沉淀黏附于铝合金表面，造成润滑涂层的不均匀性。

[0002]

发明内容

[0004] 本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种铝合金自润滑表面的处理工艺。

[0005] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：[0006] 铝合金自润滑表面的处理工艺，包括以下步骤——[0007] ①超声活化：将经过表面阳极氧化的铝合金浸渍在纳米润滑颗粒水分散液中进行超声振荡；

[0008] ②后续浸渍：超声振荡结束后，阳极氧化铝合金在纳米润滑颗粒水分散液中继续浸渍；

[0009] ③干燥：将阳极氧化铝合金从纳米润滑颗粒水分散液中取出自然晾干；[0010] ④热处理：将晾干后的阳极氧化铝合金在340℃～390℃温度下进行保温，保温时间为30min～120min，保温结束后从炉中取出空冷。[0011] 进一步地，上述的铝合金自润滑表面的处理工艺，所述的纳米润滑颗粒水分散液为聚四氟乙烯(PTFE)纳米润滑颗粒水分散液，或二硫化钼纳米润滑颗粒水分散液，或聚四氟乙烯与二硫化钼的混合水分散液。[0012] 更进一步地，上述的铝合金自润滑表面的处理工艺，步骤①中超声振荡的时间为5min～30min。

[0013] 再进一步地，上述的铝合金自润滑表面的处理工艺，步骤②中浸渍的时间为20min～60min。

[0014] 本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

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说 明 书

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采用本发明工艺可以在铝合金表面形成润滑涂层，润滑涂层与铝合金表面结合紧

密，从而使铝合金表面具有很低的摩擦系数和很长的自润滑寿命。其中，超声振荡活化效果优于传统的热浸渍方法，而且不会造成润滑颗粒团聚；后续浸渍工艺，进一步提高了润滑颗粒在氧化膜表面和孔内的沉积率；自然晾干工艺使得铝合金表面润滑涂层完整，不存在裂纹；热处理工艺保证了润滑涂层与铝合金表面紧密结合，工艺简洁，经济效益和社会效应显著。

具体实施方式

[0016] 本发明提出铝合金自润滑表面的处理工艺，利用超声振荡对纳米润滑颗粒分散液进行活化，超声波是机械震动能量的传播，在液体中形成有效的搅动与流动，对纳米润滑颗粒水分散液中的颗粒产生粉碎、分散作用，使得部分纳米润滑颗粒尺寸降低。液体中往往存在一些真空的或含有少量气体或蒸汽的小气泡，当一定频率的超声波作用于液体时，小气泡在超声作用下逐渐变大，声波的稀疏阶段使小气泡迅速涨大，声波的压缩阶段小气泡又被绝热压缩，直至湮灭。湮灭过程中，小气泡内部达几千度的高温和几千个大气压的高压，即称为超声波的空化作用，该作用使得空化气泡在十分迅速的溃陷过程中瞬间产生高温、高压和强烈的冲击波，从而，提高润滑颗粒水分散液的传质速度、渗透能力，对氧化铝模板表面起到良好的活化作用，增强对润滑颗粒的吸附力。[0017] 本发明工艺主要包括：[0018] (1)超声活化

[0019] 将经过表面阳极氧化的铝合金浸渍在纳米润滑颗粒水分散液(聚四氟乙烯PTFE纳米润滑颗粒水分散液，或二硫化钼纳米润滑颗粒水分散液，或聚四氟乙烯与二硫化钼的混合水分散液)中进行超声振荡，超声时间在5min～30min。[0020] (2)后续浸渍

[0021] 在超声波的作用下，润滑颗粒部分进入氧化铝多孔膜的微小孔隙中，但是由于超声波的强烈振荡，润滑颗粒的填充量很少；在经过超声振荡活化之后，多孔氧化铝模板对润滑颗粒的吸附力增强，同时润滑颗粒水分散液的传质速度、渗透能力提高，此时继续将氧化铝膜在润滑颗粒水分散液中浸渍，将使更多的颗粒进入孔洞及吸附在多孔表面，浸渍时间在20min～60min。[0022] (3)干燥

[0023] 阳极氧化铝合金从润滑颗粒水分散液中取出后，表面润滑涂层中的水分将蒸发，如果蒸发速度过快会在铝合金表面留下裂纹，因此采用自然晾干方式使水分自然蒸发。[0024] (4)热处理

[0025] 将铝合金在340℃～390℃温度下保温30min～120min，取出后空冷；热处理的目的是增强润滑涂层与氧化铝膜的结合力，热处理时将聚四氟乙烯(PTFE)加热至熔融，分散的单个颗粒通过互相扩散熔融粘结成整体，并与氧化铝之间发生局部融合，形成牢固的结合力。

[0026] 以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。[0027] 实施例1：

[0028] 先将经过表面阳极氧化的铝合金浸渍在PTFE纳米润滑颗粒水分散液中进行超声

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说 明 书

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振荡10min。然后，将阳极氧化铝合金在PTFE纳米润滑颗粒水分散液中继续浸渍30min。再将阳极氧化铝合金从PTFE纳米润滑颗粒水分散液中取出自然晾干。最后将晾干后的阳极氧化铝合金在350℃温度下进行保温，保温60min后从炉中取出空冷。[0029] 实施例2：

[0030] 先将经过表面阳极氧化的铝合金浸渍在PTFE纳米润滑颗粒水分散液中进行超声振荡20min。继而将阳极氧化铝合金在PTFE纳米润滑颗粒水分散液中继续浸渍，浸渍时间为20min。再将阳极氧化铝合金从PTFE纳米润滑颗粒水分散液中取出自然晾干。最后将晾干后的阳极氧化铝合金在380℃温度下进行保温，保温30min后从炉中取出空冷。[0031] 实施例3：

[0032] 首先将经过表面阳极氧化的铝合金浸渍在PTFE纳米润滑颗粒水分散液中进行超声振荡30min。然后，将阳极氧化铝合金在PTFE纳米润滑颗粒水分散液中继续浸渍40min。再将阳极氧化铝合金从PTFE纳米润滑颗粒水分散液中取出自然晾干。最后将晾干后的阳极氧化铝合金在340℃温度下进行保温，保温120min后从炉中取出空冷。[0033] 实施例4：

[0034] 先将经过表面阳极氧化的铝合金浸渍在PTFE纳米润滑颗粒水分散液中进行超声振荡5min。继而将阳极氧化铝合金在PTFE纳米润滑颗粒水分散液中继续浸渍，浸渍时间为60min。再将阳极氧化铝合金从PTFE纳米润滑颗粒水分散液中取出自然晾干。最后将晾干后的阳极氧化铝合金在390℃温度下进行保温，保温50min后从炉中取出空冷。[0035] 综上，通过上述工艺在铝合金表面形成润滑涂层，润滑涂层与铝合金表面结合紧密，使铝合金表面具有很低的摩擦系数和很长的自润滑寿命。其超声振荡活化效果优于传统的热浸渍方法，而且不会造成润滑颗粒团聚。后续浸渍工艺，进一步提高了润滑颗粒在氧化膜表面和孔内的沉积率。自然晾干工艺使得铝合金表面润滑涂层完整，不存在裂纹。热处理工艺保证了润滑涂层与铝合金表面紧密结合。[0036] 以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

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