[发明专利]铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法

说明书

本发明具体涉及一种铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其首先对基体进行粗化处理，然后在基体表面制备自润滑涂层A，并对自润滑涂层A进行打磨处理，再对试样件进行前处理，然后采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相，最后在硬质颗粒增强相上制备自润滑涂层B，所述粗化处理采用化学粗化或机械粗化法，所述化学粗化处理所用粗化液中含有80‑200g/L的氟化氢铵，10‑90g/L的氯化铵，0.01‑5g/L的氯化铜，1‑20g/L的聚乙二醇，0.5‑20g/L的葡萄糖酸钠，1‑20g/L的硼酸和1‑20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化。该方法有效降低了自润滑耐磨涂层的摩擦系数、提高了其使用寿命。

技术领域

本发明属于使用pH＜6之酸性水溶液的反应液与表面反应，覆盖层中留存表面材料反应产物的金属材料表面化学处理技术领域，具体涉及一种铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法。

背景技术

随着节能减重要求的不断提高，铝及铝合金材料由于密度低、比强度高、力学性能好、导电性以及加工性能和抗腐蚀性能优良等优点，广泛应用于航空、航天、汽车、高铁、船舶、建筑、食品、化工、机械制造、电子通讯等领域(“铝及铝合金中元素分析的标准应用现状与方法研究进展”，刘攀，冶金分析，2018年第38卷第4期，第32页，公开日2018年08月31日)。然而，由于铝及铝合金的硬度低、耐磨性差，许多装备或产品对铝及铝合金运动部件如导轨、活塞等的表面防护涂层的耐磨性、润滑性等提出了较高的要求。

目前，铝及铝合金表面处理方法中，硬质阳极氧化技术和微弧氧化技术可以明显提高材料表面耐磨性，但自润滑性相对较差，同时，采用上述两种方法制备的防护涂层会影响构件本身的耐疲劳性能；而自润滑涂层如二硫化钼涂层、氟聚合物涂层等，虽然具有良好的自润滑特性，但耐磨寿命相对较短；某些润滑涂料中添加耐磨微粒(二氧化硅、碳化硅等)，能够有效改善涂层的耐磨寿命问题，但是，在实际应用中存在表面容易粉化、附着力较差等问题。综上，目前铝及铝合金表面主要耐磨自润滑防护工艺已经不能完全满足产品或装备越来越广泛的使用需求，成为了制约铝及铝合金进一步深入推广应用的重要瓶颈技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，该方法制得的涂层同时具有自润滑和耐磨特性，解决了现有技术中涂层自润滑性不足，使用过程中易粉化、附着力差等问题，有效降低了涂层的摩擦系数、提高了其使用寿命。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，首先对基体进行粗化处理，然后在基体表面制备自润滑涂层A，并对自润滑涂层A进行打磨处理，再对试样件进行前处理，然后采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相，最后在硬质颗粒增强相上制备自润滑涂层B，所述粗化处理采用化学粗化或机械粗化法，所述化学粗化处理所用粗化液中含有80-200g/L的氟化氢铵，10-90g/L的氯化铵，0.01-5g/L的氯化铜，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-20g/L的葡萄糖酸钠，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化。

所述喷砂法所用磨料为粒径为40-200目的金刚砂、玻璃砂、圆角钢砂或金刚砂、玻璃砂与圆角钢砂的混合磨料，所述喷丸粗化或抛丸粗化所用磨料为粒径为40-200目的铸铁丸、铸钢丸、陶瓷丸、玻璃丸或铸铁丸、铸钢丸、陶瓷丸与玻璃丸的混合磨料。

所述自润滑涂层A采用氟聚合物涂层体系、二硫化钼涂层体系或其它具有自润滑效果的涂层体系。

所述自润滑涂层A的制备采用喷涂法、浸涂法、刷涂法或滚涂法。

采用喷涂法制备自润滑涂层，应采用高雾化率喷枪，自润滑涂料固体组分质量含量一般为10％-60％，通过调节高雾化率喷枪的进料量、喷涂距离以及喷涂次数，在基体表面均匀制备出厚度为10-60μm的自润滑涂层A。