[发明专利]一种提高钛合金抗磨损性能的纹理表面加工方法

说明书

本发明公开了一种提高钛合金抗磨损性能的纹理表面加工方法，具有如下步骤：采用珩磨机对钛合金基材表面进行物理研磨；采用清洗液在超声波清洗机中对研磨好的钛合金基材进行清洗并烘干；使用激光打标机按照加工方案对钛合金基材表面进行加工处理；采用精抛光的方法对加工过的钛合金基材表面进行抛光处理；采用清洗液在超声波清洗机中对抛光过的钛合金基材进行清洗并干燥处理。本发明通过控制激光技术的加工参数获得多种表面性能不同的钛合金基材表面，钛合金基材表面的局部硬度、粗糙度和局部弹性模量等性能是不同的，用作工业设备的摩擦副时能够获得较低的摩擦系数，表现出较好的抗磨损性能，并且能够承载较高的工作载荷。

技术领域

本发明涉及表面加工处理技术领域，特别涉及一种提高钛合金抗磨损性能 的纹理表面加工方法。

背景技术

自钛合金材料问世以来，由于其具有较高的比强度、较高的抗拉强度、较 低的弹性模量、耐热性高、耐蚀性好、无铁磁性等优点，钛合金材料在航天工 程、海洋工程、石油化工、医疗器械、舰船汽车等领域得到广泛应用。在上述 领域中钛合金经常作为摩擦副部件使用，因此钛合金的摩擦磨损特性、耐久性 和使用寿命等是工程技术人员特别关注的问题。如何提高钛合金摩擦副的抗磨 损性能，从而延长钛合金部件的使用寿命，对降低生产成本，节约润滑油和金 属材料具有重要的经济价值和社会意义。

一般来讲，决定摩擦副摩擦磨损特性的因素是润滑油的性能和材料本身的 性能，在不提高润滑油性能的情况下，通过改变材料本身性能也可以改善摩擦 副的抗摩擦磨损性能。通过激光技术对材料表面进行处理能够改变材料的局部 硬度、粗糙度、局部弹性模量等，在表面加工特殊纹理后能够改变摩擦过程中 润滑油与摩擦副的相互作用，从而改善钛合金的抗摩擦磨损性能，提高摩擦副 部件的耐久性，延长使用寿命。钛合金表面处理使用的激光技术十分成熟，通 过改变加工参数可以处理得到表面特性不同的钛合金，从而获得具有不同特性 的摩擦副表面。

目前，对激光处理的钛合金表面的抗摩擦磨损性能和磨损机理进行了较多 的研究，采用某些加工参数处理的钛合金表面能够获得很低的摩擦系数和磨损 量，并且采用激光加工技术对钛合金表面处理不使用特别的化学试剂，不会产 生有毒有害物质，又能改善钛合金摩擦副的抗磨损性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种提高钛合金抗磨损性能的纹理表 面加工方法，该方法能够改变一般润滑条件下钛合金的抗摩擦磨损性能，合理 的加工参数能够降低钛合金摩擦副的摩擦磨损、延长钛合金部件的耐久性。本 发明采用的技术手段如下：

一种提高钛合金抗磨损性能的纹理表面加工方法，具有如下步骤：

S1、采用珩磨机对钛合金基材表面进行物理研磨，直至钛合金基材上表面 和下表面平整均匀；

S2、采用清洗液在超声波清洗机中对步骤S1得到的研磨好的钛合金基材进 行清洗并烘干；

S3、选取合适的表面纹理形状和纹理加工方式作为加工方案；

S4、使用激光打标机按照所述加工方案对步骤S2得到的钛合金基材表面进 行加工处理；

S5、采用精抛光的方法对步骤S4得到的加工过的钛合金基材表面进行抛光 处理；

S6、采用清洗液在超声波清洗机中对步骤S5得到的抛光过的钛合金基材进 行清洗并干燥处理。

所述步骤S1得到的研磨好的钛合金基材表面粗糙度的范围为0.1～100μm， 平面度误差范围为0.1～20μm。

所述步骤S2和所述步骤S4中的所述清洗液包括丙酮、酒精和去离子水， 所述丙酮、所述酒精和所述去离子水依次使用，各清洗十五分钟。

所述步骤S3中的所述表面纹理形状包括网格线状、平行线状、放射线状、 同心圆状中的一种或者几种组合形状。