CN101603175A - 表面氧化耐磨损润滑剂涂层及形成该涂层的方法 - Google Patents

表面氧化耐磨损润滑剂涂层及形成该涂层的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101603175A
CN101603175A CNA2009101294995A CN200910129499A CN101603175A CN 101603175 A CN101603175 A CN 101603175A CN A2009101294995 A CNA2009101294995 A CN A2009101294995A CN 200910129499 A CN200910129499 A CN 200910129499A CN 101603175 A CN101603175 A CN 101603175A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soft
metal oxide
hardness
sliding contact
contact part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2009101294995A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101603175B (zh
Inventor
宫坂四志男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Kihan Co Ltd
Original Assignee
Fuji Kihan Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Kihan Co Ltd filed Critical Fuji Kihan Co Ltd
Publication of CN101603175A publication Critical patent/CN101603175A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101603175B publication Critical patent/CN101603175B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • C23C24/106—Coating with metal alloys or metal elements only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/06—Oiliness; Film-strength; Anti-wear; Resistance to extreme pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/023—Multi-layer lubricant coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/023—Multi-layer lubricant coatings
    • C10N2050/025—Multi-layer lubricant coatings in the form of films or sheets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

本发明通过更简便的方法、利用更低廉的材料，提供了一种表面氧化耐磨损润滑剂涂层，该涂层能够长时间保持高的润滑性而不磨损基材和涂层，或损坏待接触物。压缩气体和硬度及熔点都低于滑动接触部分基材的两种软金属微粒粉末的混合流体被喷射到滑动接触部分的表面上。使软金属微粒粉末与压缩空气中的氧在滑动接触部分的表面上反应，形成由两种软金属的金属氧化物组成的高熔点金属氧化物膜，其中一种金属氧化物比另一种熔点高。该高熔点的金属氧化物膜包括在朝向待接触物的界面上的厚度0.1μm－2μm的涂层，该涂层由金属氧化物组成并具有低的摩擦阻力和低的剪切阻力以及集中其上的剪切断裂。

Description

表面氧化耐磨损润滑剂涂层及形成该涂层的方法
技术领域
本发明涉及一种表面氧化耐磨损润滑剂涂层及形成该涂层的方法。特别地，本发明涉及一种表面氧化耐磨损润滑剂涂层以及形成这种表面氧化耐磨损润滑剂涂层的方法，该涂层不仅能够提高用于与作为可滑动接触的配对件的待接触物滑动接触的金属部件(下文称为“滑动接触部件”，如机械部件、模具和切削工具)的性能，例如耐磨性和润滑性，而且能够通过增强滑动接触部件的接触部分(下文称为“滑动接触部分”)和提高滑动接触部分的润滑性来降低待接触物的磨损、损坏等。
背景技术
液体润滑剂，例如油脂，通常用于滑动接触部分的润滑。然而，出于设计原因或者由于操作环境(例如真空环境，其中液体或吸附气体很容易蒸发或者解除吸附)所带来的限制可能并不能使用这种液体润滑剂。此外，随着近年来不断增强的环境保护意识，要求最小限度的使用液体润滑剂，因为这种液体润滑剂从机器中的泄露会导致环境破坏。
作为对这些需求的响应，固体润滑剂正代替液体润滑剂越来越多的用于润滑。这些固体润滑剂的实例包括层状结构如石墨(C)、二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)和氮化硼(BN)。
实际上，为了通过在滑动接触部分的表面之上形成由这种固体润滑剂制成的涂层来提高滑动接触部分的润滑性，本发明人已提出了一种形成耐磨损涂层的方法，以预定喷射压力和喷射速度将固体润滑剂如锌、二硫化钼或锡喷射到待加工物的表面上，将固体润滑剂组成中的元素扩散并渗透到滑动接触部分的表面上(日本专利No.3357586)。
对于通过喷射这些粉末形成固体润滑剂的涂层，本发明人也已经提出了一种技术，通过喷射构成待形成涂层的基相的金属颗粒如锡和固体润滑剂颗粒如二硫化钼的混合物来形成基相中分散有固体润滑剂的涂层(日本专利No.3357661)。
已知层状结构固体润滑剂的问题
技术效果的局限性
上述固体润滑剂中，层状结构固体润滑剂如石墨、二硫化钼、二硫化钨和氮化硼由于与滑动接触部分的摩擦接触而被分解成层从而显示出它们的润滑性。然而，与液体润滑剂，例如油脂不同，这种固体润滑剂本身并没有流动性。为此，一旦分解，固体润滑剂就不能恢复到它们的原始状态。这意味着固体润滑剂一旦完成它们的分解就会丧失其润滑性。
为了克服该问题，一种必要时将固体润滑剂额外供应到与用作待接触配对件的待接触物相接触的界面上的系统是必要的，以使得这种层状结构的固体润滑剂更长时间地保持显示润滑性。
关于这一点，对于公开在日本专利No.3357661中的发明来说，构造了形成在滑动接触部分表面之上的涂层，使得固体润滑剂如二硫化钼分散在用作基相的软金属如锡中。利用该结构，未破损并已经分散在基相如锡中的二硫化钼由于基相被磨损而出现在与待接触物接触的界面上，从而恢复二硫化钼的润滑性。
然而，不管是否采用这种结构，层状结构固体润滑剂如二硫化钼的润滑性受到分散在涂层中的层状结构固体润滑剂总量的限制。
高成本或加工困难
除了石墨，上述层状结构固体润滑剂通常是昂贵的。特别是近年来，发展中国家中制造的汽车数量的快速增长刺激了对二硫化钼的需求，二硫化钼正变得不仅更昂贵，而且更难以获得。
为此，如果使用昂贵的二硫化钼、二硫化钨或氮化硼作为固体润滑剂，产品价格本身将猛涨，导致市场中价格竞争的劣势。
另一方面，在上述层状结构固体润滑剂中，石墨在价格方面相对其他层状结构固体润滑剂是有优势的。然而，石墨微粒难以处理，因为它们有粉尘着火或粉尘爆炸的倾向。特别地，如果如日本专利No.3357661中所述的使用鼓风机将石墨粉与压缩气体一起喷射，需要在可控条件下进行鼓风以防止发生粉尘着火，因此限制了石墨的使用。
软金属涂层的问题
基材带来的局限性
不使用如上所述的层状结构的固体润滑剂而提高润滑性的方法包括在滑动接触部分的表面之上形成软金属如锡的涂层。
参照图4A-4C来说明后面通过形成软金属涂层来提高滑动接触部分的润滑性的原理，摩擦力能够通过凝结和固化部分的面积A和剪切强度s的乘积(A×s)来确定。在硬金属摩擦抵靠在软金属上的图4A的实施例中，主要因为软金属容易发生塑性变形，剪切强度s降低。然而，A×s表示的总摩擦力不会降低，因为凝结和固化部分的面积A因软金属的变形而增加。
相似地，在硬金属摩擦抵靠在硬金属上的图4B的实施例中，即使由于硬金属发生仅微小而导致塑性变形凝结和固化部分的面积A较小，但由于剪切强度s较高，A×s代表的摩擦力并不会降低。
相反，在硬金属上形成软金属涂层的图4C中所示的实施例中，由于重量由置于下方的硬金属支撑，凝结和固化部分的面积A较小。此外，由于剪切强度s根据表面上形成的软金属而确定，A和s的乘积，即摩擦阻力降低。
根据通过形成这种软金属的涂层降低摩擦阻力后面的原理，当在具有在接触待接触物的时候不发生塑性变形的性能的较硬基材上形成软金属涂层时，显示出通过形成软金属涂层而获得的润滑性。换句话说，如果基材的硬度太低，使得基材本身在与待接触物接触的时候发生塑性变形，形成在表面之上的软金属涂层仅能有限的提高润滑性。
因涂层磨损而造成的润滑性损失
当形成为基材表面上的涂层的低剪切强度软金属承受重复运动且由于塑性变形而进行传送并恢复原始表面时，通过形成软金属的涂层获得的润滑性提高能够以显现出的连续润滑的形式观察到。然而，当重复上述运动和传送时，这种软金属不能恢复原始表面并最后以磨损粉末的形式从待接触的界面之间排出。这样，软金属涂层逐渐磨损掉或者这种磨损粉末数量逐渐增加，因此最后丧失其润滑性。
这种磨损粉末可能由通过在摩擦表面处与空气中的氧相互作用而硬化的传送颗粒来产生。
更具体来说，当在摩擦的时候以传送颗粒的形式被重复运动和传送时，形成为涂层的软金属吸收或化学结合空气中的氧，这些传送的颗粒硬化，使得它们丧失塑性变形性并变得不能恢复原始表面。此外，以这种方式硬化的传送颗粒刮蹭软金属涂层的表面，或者在一些情况下刮蹭用作待接触配对件的待接触物，以象滚雪球一样生长到一定程度，使得它们不能保持在待接触界面之间且从待接触界面之间排出。
根据上述机理产生的这种磨损粉末导致软金属涂层逐渐磨损并丧失其润滑性，此外，由于氧化而硬化的传送粉末损坏了基材或用作待接触配对件的待接触物。
根据形成软金属涂层所固有的润滑缺陷，本发明人假设涂层的高润滑性能够保持较长的时间，同时还通过形成在基材上显示出高硬度并在与待接触物接触的界面上显示出低摩擦阻力和低剪切阻力的涂层以及通过防止滑动接触时产生的传送颗粒的硬化来防止基材和用作待接触配对件的待接触物被损坏。
通过以下过程能够实现这样的涂层，该涂层不仅在基材上显示出高硬度，在与待接触物接触的界面上显示出低硬度，而且如上所述防止了传送颗粒硬化。通过渗碳或渗氮在滑动接触部分的表面上形成硬质层，或者通过CVD、PVD等形成陶瓷涂层来提前增强滑动接触部分的表面，然后将该滑动接触部分的增强表面镀覆贵金属如金(Au)或银(Ag)，贵金属较软，而且是在空气中不氧化的稳定物质。
然而，如果要通过该方法形成涂层，不仅仅需要大的、昂贵的用于渗碳、渗氮、CVD或PVD的加工设备，而且必须结合包括表面增强和贵金属镀覆在内的多个不同工序来形成涂层。
此外，作为形成在与待接触物相接触的界面之上的涂层材料的贵金属如金或银是昂贵的，因此其上具有这种涂层的产品本身的价格也提高了，从而损害了在市场中的价格竞争力。
考虑到这些情况，本发明旨在提供一种表面氧化耐磨损润滑剂涂层，该涂层通过更简便的方法、利用不太昂贵的材料，不仅能达到可长时间保持的高润滑性，而且防止了基材和涂层被磨损，防止了用作待接触配对件的待接触物被损坏。本发明也旨在提供一种不必使用大的设备而且通过更简便的方法来形成这种表面氧化耐磨损润滑剂涂层的方法。
发明内容
为了达到上述目的，本发明的表面氧化耐磨损润滑剂涂层，包括由两种不同软金属的微粒粉末生成的两种高熔点金属氧化物，每种软金属都具有比滑动接触部分的基材低的硬度和低的熔点，并与滑动接触部分表面上的压缩空气内的氧进行反应，使得两种金属氧化物之一具有比另一种相对更高的硬度，其中在与待接触物接触的界面处和滑动接触部分的表面上形成所述涂层，该涂层具有低的摩擦阻力和低的剪切阻力，以及集中到涂层上的剪切断裂，涂层的厚度为0.1μm-2μm。
表面氧化耐磨损润滑剂涂层可包括由混合有压缩空气的两种不同软金属的微粒粉末生成的两种高熔点金属氧化物之一，每种软金属都具有比滑动接触部分的基材更低的硬度和更低的熔点，并与滑动接触部分表面上的压缩空气内的氧进行反应，使得两种金属氧化物之一具有比另一种相对更高的硬度，其中所述的两种金属氧化物中形成涂层的那种比位于界面处与待接触物相接触并在滑动接触部分的表面上的另一种具有更低的硬度，该涂层具有低的摩擦阻力和低的剪切阻力，以及集中到涂层上的剪切断裂，涂层的厚度为0.1μm-2μm。
根据本发明的一种形成表面氧化耐磨损润滑剂涂层的方法，包括：以0.58MPa或以上的喷射压力或者以200m/s或以上的喷射速度，使压缩空气与硬度和熔点低于滑动接触部分基材的两种软金属微粒粉末的混合流体与滑动接触部分的表面进行碰撞；在滑动接触部分的表面上使两种软金属微粒粉末与压缩空气中的氧反应；形成高熔点的金属氧化物膜，该金属氧化物膜由源自两种不同软金属的两种金属氧化物组成，使得两种金属氧化物之一具有比另一种更高的硬度；以及在与高熔点金属氧化物膜的与待接触物接触的界面上形成厚度0.1μm-2μm的涂层，该涂层由金属氧化物组成并具有低的摩擦阻力和低的剪切阻力，以及集中到涂层上的剪切断裂。
在上述因氧化而转变成具有较低硬度和较高硬度金属氧化物的软金属之间，当转变成具有较低硬度的金属氧化物的软金属微粒粉末的喷射速度相对低于转变成具有较高硬度的金属氧化物的软金属微粒粉末的喷射速度时，具有高熔点的金属氧化物(由于氧化一种金属氧化物具有较高的硬度，另一种具有较低的硬度)能够在与待接触物接触的界面处和滑动接触部分的表面上混合以形成一种涂层，其中由于氧化而具有较低硬度的金属氧化物的覆盖率为至少80％。
基材硬度为Hv450或以上的滑动接触部分优选进行以下预处理。也就是说，颗粒直径20μm-200μm、硬度等于或高于上述滑动接触部分基材硬度且基本上为球形的喷丸，应该优选以100m/sec-250m/sec的喷射速度或者以0.3MPa-0.6MPa的喷射压力，一步或多步碰撞滑动接触部分的表面，以在滑动接触部分的表面内形成大量的直径为0.1μm-5μm、横截面为弧形的微小凹坑。
根据本发明，在与待接触物接触时具有高润滑性和高耐磨性的下述强化涂层可通过滑动接触部分的表面以表面氧化耐磨损润滑剂涂层的形式获得(下文，本发明的“表面氧化耐磨损润滑剂涂层”简称为“氧化物膜”)。也就是说，在与待接触物接触的界面上形成的该涂层由金属氧化物形成，厚度为0.1μm-2μm，该涂层具有低的摩擦阻力和低的剪切阻力，以及集中在涂层上的剪切断裂(下文也称为“集中剪切断裂”)。
此外，具有集中剪切断裂的涂层厚度为0.1μm-2μm，且具有集中剪切断裂的涂层的下层(基材侧)具有较高的硬度，因为具有较高硬度的金属氧化物能够由于氧化而获得。因此，即使滑动接触部分的基材较软，也能使凝结和固化部分的横截面A(参照图4)较小，从而降低了摩擦力，这可由凝结和固化部分的面积A和剪切强度s的乘积(Axs)来表示。
此外，以这种方法形成的“氧化物膜”仅仅产生少量的磨损粉末，这与长期使用无关，从而降低了“氧化物膜”的磨损和对作为接触配对件的待接触物的表面的损坏。
如上所述的具有优异性能的“氧化物膜”能够通过较简便的方法来形成，即通过使压缩空气和软金属的微粒粉末的混合流体与滑动接触部分的表面进行碰撞而形成。
通过使上述因氧化而具有较低硬度的金属氧化物具有等于或小于上述因氧化而具有较高硬度的金属氧化物硬度的1/4的硬度，能够使剪切断裂集中在与待接触物接触的界面上。
如果滑动接触部分的基材具有Hv 450或以上的硬度，那么在滑动接触部分表面上能够形成直径0.1μm-5μm、横截面为弧形的大量微小凹坑，从而可以在“氧化物膜”上形成对应于凹坑的凹坑。这些凹坑用作储油器以防止在润滑中油膜流失，从而显示出较高的润滑性。
通过以58 MPa或以上的压力或者以200 m/s或以上的喷射速度来使混合流体与上述滑动接触部分碰撞，不仅能使软金属令人满意地氧化，而且能使形成的“氧化物膜”与滑动接触部分之间具有大的粘合力。
平均颗粒直径为10μm-100μm的软金属颗粒粉末用于该喷射，因而软金属的微粒粉末能够容易地吹到压缩气体流中，这能够保证碰撞时所需的能量。
通过使用硬度、密度和比重或熔点彼此相似或者任一项彼此相似的金属组合作为构成软金属微粒粉末的两种软金属，可以使两种金属微粒粉末的喷射条件如喷射压力或喷射速度相同，这有助于简化形成“氧化物膜”的过程。
具有集中剪切断裂的金属氧化物形成的涂层能够可靠地形成在与形成的“氧化物膜”的待接触物接触的界面上，该方法包括使一种软金属微粒粉末与上述滑动接触部分的表面碰撞，因而氧化转变成具有较高硬度的金属氧化物，然后使一种软金属微粒粉末与上述滑动接触部分的表面碰撞而因氧化转变成具有较低硬度的金属氧化物。
即使在两种软金属的微粒粉末混合物与上述滑动接触部分的表面碰撞的情况下，例如通过具有比因氧化而转变为较高硬度金属氧化物的软金属低的密度和低的比重的软金属来实现因氧化而转变为具有较低硬度金属氧化物的软金属，因氧化而具有较低硬度、较低密度和较低比重的金属氧化物也能够在与待接触物接触的界面(表面侧)上析出，其覆盖率为50％或更高，优选为约80％。因此，通过简便加工，即仅仅通过一步喷射软金属微粒粉末，在与待接触物接触的界面(表面侧)上形成具有集中剪切断裂的“氧化物膜”。这可能是因为具有较高硬度和较高比重的金属扩散并渗透到且粘附到涂层的下层上。
如果滑动接触部分的基材具有Hv450或以上的硬度，通过进行预处理，能够在滑动接触部分的表面上形成直径0.1μm-5μm、横截面为弧形的大量微小凹坑，更具体来说，该预处理是通过使颗粒直径20μm-200μm、硬度等于或高于上述滑动接触部分基材硬度且基本上为球形的喷丸以100m/s-250m/s的喷射速度或者以0.3MPa-0.6MPa的喷射压力一步或多步来碰撞滑动接触部分的表面。因此，大量用作储油器的微小凹坑也能在该形成在滑动接触部分之上的“氧化物膜”的表面上形成。
附图简述
下面对优选实施方式的详细说明，结合附图，可对本发明的目的和优点有更清楚地了解，图中：
图1是说明根据实施方式5的测试过程的简图。
图2是显示试验件测量磨损损失(实施方式5)的图。
图3是显示环的(实施方式5)测量磨损损失的图。
图4A-4C是例示凝结和固化部分的面积A、剪切强度s和摩擦力关系的图示，其中分别为形成软的基材(图4A)，形成硬的基材(图4B)和在硬基材上形成软涂层(图4C)。
具体实施方式
下文对本发明的实施方式进行说明。
为了获得不仅在基材上具有高硬度、在与待接触物接触的界面上具有低硬度，而且能防止传送粒子硬化的涂层以及通过更简便的方法、利用更低廉的材料形成这种涂层的方法，根据对软金属及其氧化物的如下性能而进行的试验的结果，本发明人获得了本发明的发现。
更具体来说，如果以锡(Sn)和锌(Zn)作为软金属的例子进行说明，锡的莫氏硬度为3-2，而锌的莫氏硬度约为4。因此，锡和锌是具有相似硬度的软金属。
然而，对于这些软金属与氧反应而产生的氧化物来说，氧化锡的硬度增加到约Hv1650，而氧化锌的硬度低达Hv200，这要比氧化锡的硬度低很多。因此，当根据氧化物进行比较时，氧化锡和氧化锌在硬度上彼此之间显示出很大差异。
由于因氧化而具有较低硬度的氧化锌已经被氧化，所以不能再与空气中的氧进行化学反应而进一步硬化。
此外，锡和锌的一些性能彼此相似。更具体来说，锡的比重为7.298，熔点为231.9℃，而锌的比重为7.133，熔点为419.46℃。这意味着锡和锌能够在相似的条件下进行处理。
基于上述考虑，本发明人进一步获得了以下发现，即凝结和固化部分处的摩擦力能够通过减小凝结和固化部分的面积A(参照图4A-4C)而降低，且通过在滑动接触部分之上形成一种涂层能够防止因剪切断裂产生的传送颗粒硬化引起的涂层剥离和对用作待接触配对件的待接触物表面的损坏，为了在与待接触物接触的界面处形成具有集中剪切断裂的涂层，该涂层包括在基材上因氧化而具有较高硬度的一种金属氧化物(氧化锡)和在与用作待接触配对件的待接触物接触的界面(表面)上因氧化而具有较低硬度的另一种金属氧化物(氧化锌)。根据这些发现，本发明人已经完成了涉及这种涂层和形成所述涂层的方法的本发明。
“氧化物膜”的结构
整体结构
由上所述，根据本发明的“氧化物膜”是一种由两种金属氧化物形成的高熔点金属氧化物膜，金属氧化物其中一种具有较高的硬度，另一种具有较低的硬度，通过使硬度和熔点低于滑动接触部分的基材的硬度和熔点的两种软金属微粒粉末与滑动接触部分表面上的压缩气体中的氧反应而产生。
这种高熔点的金属氧化物薄膜包括具有以下特征的涂层。也就是说，在与用作待接触配对件的待接触物接触的界面上厚度为0.1μm-2μm的涂层，其由因氧化而具有较低硬度的金属氧化物(覆盖率占约80％或以上)形成，并具有低的摩擦阻力和低的剪切阻力，以及集中的剪切断裂。
微粒粉末的构成金属
对于构成上述微粒金属粉末的两种软金属，能够使用具有以下特性的任何两种软金属的组合。也就是说，两种软金属应该具有比基材低的硬度和熔点，并应该与氧反应生成其各自的氧化物，两种氧化物之一具有较高的硬度，另一种具有较低的硬度。优选地，选择以下的组合，其中因氧化而具有较低硬度的金属氧化物的硬度等于或小于因氧化而具有较高硬度的金属氧化物硬度的1/4。
这种软金属组合的实例包括锡(Sn)和锌(Zn)的组合。
如上所述，纯金属状态下的锡和锌彼此具有相似的性能，包括硬度、熔点、密度和比重。另一方面，与氧反应而形成的锡和锌的氧化物在硬度上显示出较大的差异，即氧化物的硬度值彼此相差在4倍以上。因此，锡和锌的组合适合作为目标“氧化物膜”的材料。
作为替换，也可以使用其他组合，例如铝(Al)和锌的组合。
与待接触物接触的界面的结构
该实施方式中形成的“氧化物膜”包括一种由金属氧化物(上述实施例中的氧化锌)形成的涂层，该涂层在与待接触物接触的界面(表面)上测量为1μm-0.1μm并具有较低的硬度和集中剪切断裂。
包括具有集中剪切断裂涂层的膜能够以双层结构得以实现，该双层结构包括形成在滑动接触部件的滑动接触部分表面上的具有较高硬度的金属氧化物(例如氧化锌)的第一层和形成在第一层之上的具有较低硬度的金属氧化物(例如氧化锌)的第二层。可替换地，这种膜能够以单层结构得以实现，该单层结构包括基材上具有较高硬度的高含量的金属氧化物和在与待接触物接触的界面(表面)上具有较低硬度的高含量的金属氧化物。
形成涂层的方法
上述两种软金属的微粒粉末能够与压缩气体中的氧反应，并通过使两种软金属的微粒粉末以与压缩气体构成混合流体的形式与滑动接触部分碰撞而粘附到滑动接触部分的表面上。
当软金属的微粒粉末以这种方式与上述滑动接触部分的表面碰撞时，上述软金属由于碰撞时冲击所产生的热而氧化并粘附到滑动接触部分的表面上，以形成金属氧化物涂层。
此时的喷射条件如下。上述的软金属金属颗粒和含氧的压缩气体(例如压缩空气)以0.58Mpa或以上的喷射压力或者以200m/s或以上的喷射速度碰撞上述滑动接触部分的表面。
用作喷射粉末的软金属微粒粉末的颗粒直径为10μm-100μm，优选30μm-60μm。颗粒直径处于该范围时，用作喷射粉末的软金属微粒可以通过压缩气体更容易吹入，这就能够产生氧化必需的碰撞能和对滑动接触部分的表面粘附。
特别地，如上所述，如果软金属粉末通过锡和锌的组合加以实现，那么能够在包括喷射压力和喷射速度在内的相同喷射条件下进行处理，通过使其它的条件如颗粒直径彼此相同或相似来简化过程，这是因为起初锡和锌在比重、硬度和熔点方面是彼此相似的。
软金属的微粒粉末喷射到滑动接触部分表面上可以如下顺序进行实施。首先，一种具有较高硬度的软金属的微粒粉末(上述实施例中的锡粉)碰撞滑动接触部分的表面和氧反应以形成具有较高硬度的第一金属氧化物膜，然后具有较低硬度的一种软金属的微粒粉末(上述实施例中的锌粉)碰撞第一氧化物膜，因而和氧反应以在具有较高硬度的第一金属氧化物膜之上形成具有较低硬度的第二金属氧化物膜。
可替换地，因与氧反应而具有较高硬度的一种软金属和具有较低硬度的另一种软金属的微粒粉末混合物可以碰撞上述滑动接触部分的表面，以形成包括两种金属氧化物混合物的“氧化物膜”。
如上所述，如果两种软金属的微粒粉末混合物与上述滑动接触部分的表面进行碰撞，那么可以使用一种比另一种比重要小的两软金属的组合，来代替因氧化而具有较低硬度的软金属和因氧化而具有较高硬度的软金属的组合。
如上所述，如果彼此不同，例如在比重上不同的两种软金属的微粒粉末混合物与上述滑动接触部分的表面进行碰撞，那么由于硬度和比重的差异或者硬度差异在形成的“氧化物膜”的表面更大量地聚集较低硬度的金属氧化物，这使得能够在形成的“氧化物膜”表面(与待接触物接触的界面)上形成具有集中剪切断裂的涂层。
预处理
如果用作待处理物的基材的硬度为Hv450或以上，那么在用上述软金属微粒粉末形成“氧化物膜”之前，对滑动接触部件的滑动接触部分的表面进行下述预处理。具体来说，颗粒直径20μm-200μm、硬度等于或高于基材硬度且基本上为球形的喷丸，可以以100m-250m/s的喷射速度或者以0.3MPa-0.6MPa的喷射压力，一步或多步碰撞滑动接触部分的表面，以在滑动接触部分的表面内形成大量横截面为弧形的微小凹坑。
此处形成的直径0.1μm-5μm的微小凹坑为弧形横截面。以这种方式在基材上形成的凹坑出现在形成在其上的“氧化物膜”耐磨损涂层的表面上，以便用作储油器来有效防止润滑待接触界面时油膜的流失。
这种凹坑也能形成在基材硬度小于Hv450的滑动接触部件上。然而，如果基材硬度小于Hv450，通过直接喷射软金属的微粒粉末而无需实施上述预处理，就能够在滑动接触部分的表面上形成凹坑。这意味着能够省略上述的预处理。
喷射到基材硬度为Hv450或以上的滑动接触部分上的喷丸实例包括金属如钢、白刚玉(WA)或高速钢；金属和陶瓷；陶瓷；或玻璃。优选比玻璃硬的氧化铝-二氧化硅微球(Alumina-silica beads)或玻璃珠。
此外，喷丸的形状尽可能是完全的球形，以形成横截面为弧形的优良凹坑，使得凹坑有效地用作优良的储油器，这在下文将会说明。如果喷丸为矩形，凹坑形状并不是弧形(例如在凹坑中形成V型缺口)，这会弱化润滑油的表面张力并因而危害作为储油器的效用。
反应过程
在进行如上所述的预定预处理后或者不实施预处理，当软金属微粒粉末和压缩气体的混合流体以0.5Mpa或以上的喷射压力或者以200m/s或以上的喷射速度碰撞滑动接触部分的表面时，构成微粒粉末的软金属被碰撞时产生的热所熔化并粘附到滑动接触部分的表面上，且进一步地，构成微粒粉末的软金属由于该加热而与压缩气体中的氧进行反应(被氧化)。
通过与氧反应形成的这种金属氧化物具有显著高于其起始软金属硬度的硬度，其中基于两种相应软金属的两种金属氧化物之一显示出较高的硬度，另一种显示出较低的硬度。
因此，一种主要在基材上具有较高硬度并在与用作待接触配对件的待接触物接触的界面上具有较低硬度的耐磨损涂层可以如此形成，包括使一种软金属的微粒粉末碰撞上述滑动接触部分的表面形成较高硬度金属氧化物，然后使另一种软金属的微粒粉末碰撞上述滑动接触部分的表面形成较低硬度金属氧化物，或者可替换地，使根据预定条件组合的两种软金属的微粒粉末碰撞上述滑动接触部分的表面。因此，具有集中剪切断裂的涂层形成在与待接触物接触的界面上。
通过以0.5Mpa或以上的喷射压力或者以200m/s或以上的喷射速度碰撞上述滑动接触部分的表面而形成的“氧化物膜”，在高的表面压力下显示出了对用于接触的滑动接触部分的高粘合强度。此外，因为形成了0.1μm-1μm的涂层，该涂层用作“氧化物膜”的最外层表面并具有低的摩擦阻力、低的剪切阻力和集中的剪切断裂，因此凝结和固化部分的接触表面积A减小以降低摩擦，这使得能够形成高润滑性的“氧化物膜”。
尽管与用作待接触配对件的待接触物滑动接触，但以这种方法形成的“氧化物膜”并不会磨损，不仅保持长时间的高润滑性，而且防止了用作待接触配对件的待接触物被损坏。
不能说防止通过本发明的方法形成的“氧化物膜”磨损从而抑制对用作待接触配对件的待接触物的损坏是一种完全已验证的方法。然而，本发明的涂层形成在“氧化物膜”的最外层表面上，其中较低硬度的金属氧化物(例如氧化锌)转化成传送粒子，该粒子经受重复运动和传送以显示出润滑性，因此，可以推测，基于一种机理防止了“氧化物膜”通过与待接触物接触而被磨损，氧化锌的传送粒子并不会在摩擦表面因空气中的氧的作用进一步硬化，因此能够通过运动和传送恢复到起始表面，然后，传送粒子并不会以磨损粉末的形式从界面之间喷射出，换句话说，它们保持在待接触界面之间以防止“氧化物膜”磨损。
此外，因为如上所述传送粒子并不硬化，所以能够成功避免如果传送粒子硬化时将会发生的对于待接触物的损坏。
因为本发明的“氧化物膜”的最外层表面由具有较低硬度的金属氧化物如氧化锌形成，“氧化物膜”难以进一步与氧结合。因此，即使用作待接触配对件的待接触物由氧化物陶瓷例如氧化铝(Al2O3)或二氧化硅(SiO2)形成或者涂覆有这种氧化物陶瓷，粘合也是很弱的，从而具有降低摩擦的优点。
此外，因为与未氧化的锌相比，氧化锌是稳定(低活性)物质，降低了与碳化物系陶瓷如碳化硅(SiC)形成的待接触物或者涂覆有碳化物系陶瓷的待接触物的粘合性。因此，与这种待接触物的摩擦力也将降低。
优选实施方式详述
实施方式1(对发动机活塞边缘部分的涂覆试验)
通过本发明的方法在摩托赛车的铝发动机的活塞边缘部分(由铸造Al-Si合金(AC8A)制成)上形成“氧化物膜”。加工条件显示在表1中。
[表1]在发动机边缘部分上形成“氧化物膜”
待处理产品
Figure G2009101294995D00171
将1kg的锡粉和1kg的锌粉混合并与活塞的边缘部分碰撞以形成“氧化物膜”。
经证实，在后处理的活塞边缘部分上形成了“氧化物膜”，以致在基材上存在大量氧化锡，在表面上存在大量氧化锌。
经证实，大量半弧形横截面的凹坑形成在覆盖有“氧化物膜”的活塞边缘部分的表面上。
对于该实施方式中用作待处理物的具有活塞的铝发动机，活塞和汽缸体由铝合金形成，汽缸内壁表面镀覆有镍。
如果不进行任何加工就使用该铝发动机中的活塞，上述汽缸套将会严重磨损并且每次竞赛都需要进行更换。
如表1中所列，上述两种喷射粉末可分别作为第一过程和第二过程进行喷射。
锌的碰撞速度或喷射速度低于锡，因为锌的平均颗粒直径大于锡。因此，大量的锌能够分布在与待接触物接触的界面的最外层表面上。
竞赛结束后，观察覆盖有“氧化物膜”的活塞边缘部分，并检查汽缸套的内壁表面。在活塞边缘部分发现没有磨损。此外，经证实，形成在边缘部分的表面上的横截面为弧形的大量凹坑用作储油器，在活塞边缘部分形成油膜。
此外，与使用未加工的活塞的情况相比，汽缸套的内壁表面的磨损显著降低。汽缸套的内壁表面上发现的磨损如此轻微，从而相同的汽缸套能够再次使用。
相反，对于在同上述方法相同的条件下仅用锡粉碰撞活塞边缘部分的摩托赛车的活塞，尽管活塞本身的磨损降低了，但在汽缸套上发现了如此过度的磨损，因此在每次竞赛后需要更换汽缸套。
实施方式2(对计量容器冲压机(gauge pocket punch)的涂覆试验)
在对用于制造汽车部件的FHP板的计量容器冲压机(粉末高速钢烧结：HAP40)进行下表2中所示的预处理后，通过本发明的方法形成“氧化物膜”。
[表2]在计量容器冲压机上形成“氧化物膜”
待处理物
Figure G2009101294995D00191
如表2中所示，首先将锡粉末喷射到已经进行预定预处理的冲压机上，然后使锌粉与冲压机碰撞以在冲压机滑动接触部分的表面上形成“氧化物膜”。
用作待加工物的冲压机，可用于对制造汽车部件用的FHP厚板的冲裁。它具有较短的使用寿命，并可能因摩擦而损坏，特别是由于FHP材料沉积在冲压机侧面上。
因此，该冲压机，如果不进行任何加工，会在约12,000次冲裁操作(blanking operations)后达到其使用寿命。
相反，通过本发明的上述方法覆盖有“氧化物膜”的冲压机，由于材料沉积量的减少，能够耐受60,000次的冲裁操作。此外，尽管冲裁操作次数有这样的的增加，计量容器的冲裁形状更好地形成，且计量容器带有更少的毛刺。
使用仅进行了表2中所列的加工操作的预处理的冲压机来进行冲裁操作。结果是该冲压机的使用寿命延长到24,000次冲裁操作。简言之，仅进行预处理的冲压机并不能经受与覆盖有本发明的“氧化物膜”耐磨损润滑剂涂层的冲压机一样多的冲裁操作。
实施方式3(在齿轮滚动冲模上的涂覆试验)
由母体高速钢(″YXR33″，日立金属有限公司制造)制造的齿轮滚模在以下条件下覆盖“氧化物膜”。
[表3]在齿轮滚模上形成“氧化物膜”
Figure G2009101294995D00211
如表3中所示，在使用不同类型的喷丸进行两步预处理后，在不同过程中通过使用锡粉进行喷射和通过使用锌粉进行喷射以形成由“氧化物膜”制成的耐磨损涂层。
在未加工状态下，用作待加工物的齿轮滚模，承受约5,000次操作。通过表3所示的方法覆盖有“氧化物膜”的齿轮滚模，能够承受到100,000次操作。因此，不必更换冲模就能够大批量生产齿轮。
尽管即便是表3中所示的仅进行两步法预处理也能够延长齿轮滚模的使用寿命，由仅进行预处理而延长的使用寿命能达到40,000次操作。
实施方式4(在工具柄部接头上形成涂层)
在表4中所列的条件下，于回火碳钢(S45C)制成的工具柄部接头上形成“氧化物膜”。
[表4]在工具柄部接头上形成“氧化物膜”
Figure G2009101294995D00221
未加工的工具柄部是存在问题的，在其接头处产生大的噪音。此外，未加工的工具柄部因过度磨损而具有较短的使用寿命。更具体来说，它只能承受约106次操作。具有覆盖表4中所列的条件下形成的“氧化物膜”的接头的工具柄部具有107操作的延长使用寿命。此外，既没有观察到噪音也没有观察到磨损。
仅进行表4中所列预处理的工具柄部并不能显示出显著延长的使用寿命。仅进行锡粉喷射加工的工具柄部仅能显示出轻微延长的使用寿命，且发现油膜流失，阻止了应用于接头的油脂分布在整个表面上。
实施方式5(磨损损失测量试验)
用作待接触物的旋转环与覆盖有通过本发明的方法形成的“氧化物膜”的试验片接触，并测量了环和试验片的磨损损耗。
在试验片上形成“氧化物膜”的条件列在表5中。
[表5]试验片的加工条件
Figure G2009101294995D00241
如图1中所示，部分浸入到润滑油(OW-20机油，室温下使用，无需温度调节)中，覆盖有根据表5(实施方式)中所列的加工条件形成的“氧化物膜”的试验片与由高碳铬轴承钢(SUJ2)制成并以160/分速度旋转的环进行滑动接触。
试验片在588N的压力与环保持接触30秒。
通过比较进行试验前后其各自的重量来测量试验片和环的磨损损失。
作为对比实施例，未加工的试验片(对比实施例1)、仅进行表5中所列预处理的试验片(对比实施例2)和进行表5中所列预处理和锡粉喷射的试验片(对比实施例3)以相同的方式压在环上来测量磨损损失。
实施方式和对比实施例1-3中的试验片的磨损损失显示在图2中，且上面压有试验片的环的磨损损失显示在图3中。
如图2中所示，对于试验片的磨损损失来说，实施方式中的试验片经历最少的磨损。试验片的磨损损失以以下顺序增加：对比实施例3中的试验片(预处理+锡喷射)，对比实施例1中的试验片(未加工)和对比实施例2中的试验片(仅预处理)。
另一方面，如图3中所示，对于用作待接触配对件的环的磨损损失，与实施方式中的试验片接触的环经历了最少的磨损。环的磨损损失以以下顺序增加：与对比实施例2中的试验片接触的环(仅预处理)，与对比实施例1中的试验片接触的环(未加工)，和与对比实施例3中的试验片接触的环(预处理+锡喷射)。
根据上述的对比试验结果，对于仅进行预处理的试验片(对比实施例2)来说，尽管成功地防止了待接触配对件(旋转环)的磨损，但即使与未加工的试验片(对比实施例1)相比，试验片本身的磨损损失还是增加了。
此外，对于预处理后进行锡粉喷射的试验片(对比实施例3)来说，尽管试验片本身的磨损损失降低，但配对体(环)的磨损损失的增加大大超过了使用未加工试验片的情况(对比实施例1)。简言之，对于对比实施例3中的试验片，不可能同时提高彼此滑动接触的两部件(试验片和环)的耐磨性和润滑性。
相反，对于覆盖有“氧化物膜”(实施方式)的试验片来说，不仅能够防止试验片本身，而且能够防止待接触的配对件(旋转环)被磨损。简言之，能够同时防止彼此滑动接触的两部件(试验片和环)被磨损。
上述“氧化物膜”和形成该膜的方法能够用于各种类型的与待接触物滑动接触使用的制品中；用于机械部件中，包括发动机活塞、工具柄部的接头、轴和轴承；用于冲裁、弯曲或切割工具中，包括冲压机、弯曲机和冲模；用于拉伸和弯曲的模具中等等。
上述“氧化物膜”和形成该膜的方法也可用于各种装置中，该装置即使在无液体润滑剂如油脂使用时，也能表现出优良的润滑性且能够在真空下使用。
因此，下述最广义的权利要求并不涉及一种具体方式结构的机器。而是，所述最广义的权利要求旨在保护该突破性发明的核心和实质。本发明明显是新颖的、有用的。此外，当作为整体考虑时，由现有技术来看，在它被制造的时候对本领域的技术人员来说并不是显而易见的。
此外，考虑到本发明的革新性，显然它是一项开创性发明。这样，从法律的角度来说，以下的权利要求有权利进行很宽泛的解释以保护本发明的核心。
因此可以看出，上述提出的目标和根据上述说明明显达到的那些目标都有效地得以实现。此外，因为在不脱离本发明保护范围的前提下可对上述结构进行一些改变，所以意图在于上述说明书中包含的或者附图中显示的所有事项都应该解释为示例性，而非限制性的。
也可以理解的是，以下的权利要求旨在涵盖所有此处说明的本发明的普遍和特定的特征，并且涵盖从语言的角度来说可认为落在其中的本发明保护范围的所有表述。

Claims (17)

1、一种表面氧化耐磨损润滑剂涂层，包括由两种不同软金属的微粒粉末生成的两种高熔点金属氧化物，上述每种软金属都具有比滑动接触部分的基材低的硬度和低的熔点，并与滑动接触部分表面上的压缩空气内的氧进行反应，使得两种金属氧化物之一具有比另一种相对更高的硬度，
其中，
在与滑动接触部分的表面上的待接触物接触的界面处形成所述涂层，
所述涂层具有低的摩擦阻力和低的剪切阻力，以及集中到涂层上的剪切断裂，且，
涂层的厚度为0.1μm-2μm。
2、一种表面氧化耐磨损润滑剂涂层，包括通过混合压缩空气和两种不同软金属的微粒粉末生成的两种高熔点金属氧化物之一，每种软金属都具有比滑动接触部分的基材低的硬度和低的熔点，并与滑动接触部分表面上的压缩空气内的氧进行反应，使得两种金属氧化物之一具有比另一种相对更高的硬度，
其中，
形成在与滑动接触部分表面上的待接触物相接触的界面上的涂层的所述两种金属氧化物之一具有比另一种低的硬度，
所述涂层具有低的摩擦阻力和低的剪切阻力，以及集中到涂层上的剪切断裂，且，
涂层的厚度为0.1μm-2μm。
3、根据权利要求1所述的表面氧化耐磨损润滑剂涂层，其特征在于，具有较低硬度的金属氧化物的硬度等于或低于具有较高硬度的金属氧化物硬度的1/4。
4、根据权利要求2所述的表面氧化耐磨损润滑剂涂层，其特征在于，具有较低硬度的金属氧化物的硬度等于或低于具有较高硬度的金属氧化物硬度的1/4。
5、根据权利要求1所述的表面氧化耐磨损润滑剂涂层，其特征在于，基材的硬度等于或大于Hv450，且大量直径为0.1μm-5μm、具有弧形横截面的微小凹坑形成在滑动接触部分上。
6、根据权利要求2所述的表面氧化耐磨损润滑剂涂层，其特征在于基材的硬度等于或大于Hv450，且大量直径为0.1μm-5μm、具有弧形横截面的微小凹坑形成在滑动接触部分上。
7、一种形成表面氧化耐磨损润滑剂涂层的方法，所述方法包括：
以0.58MPa或以上的喷射压力或者以200m/s或以上的喷射速度，将由压缩空气和硬度以及熔点低于滑动接触部分基材的两种软金属微粒粉末构成的混合流体与滑动接触部分的表面进行碰撞；
通过在滑动接触部分的表面上两种软金属微粒粉末与压缩空气中的氧反应；
形成高熔点的金属氧化物膜，该金属氧化物膜由源自两种不同软金属的两种金属氧化物组成，两种金属氧化物中一种具有比另一种更高的硬度；和
在与待接触物接触的界面处，形成具有0.1-2μm厚度的高熔点金属氧化物涂层，其具有低摩擦阻力和低剪切阻力，以及集中到涂层上的剪切断裂。
8、根据权利要求7所述的形成表面氧化耐磨损润滑剂涂层的方法，其特征在于，软金属微粒粉末的平均颗粒直径为10μm-100μm。
9、根据权利要求7所述的形成表面氧化耐磨损润滑剂涂层的方法，其特征在于，选择硬度或熔点或密度和比重之一彼此类似的金属组合作为两种软金属。
10、根据权利要求7所述的形成表面氧化耐磨损润滑剂涂层的方法，其特征在于，在一种软金属微粒粉末与上述滑动接触部分的表面碰撞之后氧化形成较高硬度的金属氧化物后，另一种软金属微粒粉末与上述滑动接触部分的表面碰撞，氧化形成具有较低硬度的金属氧化物。
11、根据权利要求7所述的形成表面氧化耐磨损润滑剂涂层的方法，其特征在于，由氧化而形成较低硬度金属氧化物的软金属比由氧化而形成具有较高硬度金属氧化物的软金属的密度或比重低，且两种软金属的微粒粉末作为混合流体碰撞上述滑动接触部分的表面。
12、根据权利要求7所述的形成表面氧化耐磨损润滑剂涂层的方法，其特征在于，对基材硬度为Hv450或以上的滑动接触部分表面进行以下的预处理，包括使颗粒直径为20μm-200μm、硬度等于或高于滑动接触部分基材的硬度且基本上为球形的喷丸，以100m/s-250m/s的喷射速度或者以0.3MPa-0.6MPa的喷射压力，一步或多步碰撞滑动接触部分的表面，以在滑动接触部分的表面上形成大量直径0.1μm-5μm、横截面为弧形的微小凹坑。
13、根据权利要求1所述的表面氧化耐磨损润滑剂涂层，其特征在于，具有高熔点的金属氧化物，由于氧化，一种金属氧化物具有较高的硬度，另一种具有较低的硬度，它们在与滑动接触部分表面上的待接触物相接触的界面处进行混合，
因氧化而具有较低硬度的金属氧化物的覆盖率为至少50％，且涂层具有0.1μm-1μm的厚度。
14、根据权利要求3所述的表面氧化耐磨损润滑剂涂层，其特征在于，具有高熔点的金属氧化物，由于氧化，一种金属氧化物具有较高的硬度，另一种具有较低的硬度，它们在与滑动接触部分表面上的待接触物相接触的界面处进行混合，
因氧化而具有较低硬度的金属氧化物的覆盖率为至少50％，且
涂层具有0.1μm-1μm的厚度。
15、根据权利要求5所述的表面氧化耐磨损润滑剂涂层，其特征在于，具有高熔点的金属氧化物，由于氧化，一种金属氧化物具有较高的硬度，另一种具有较低的硬度，它们在与滑动接触部分表面上的待接触物相接触的界面处进行混合，
因氧化而具有较低硬度的金属氧化物的覆盖率为至少50％，且
涂层具有0.1μm-1μm的厚度。
16、根据权利要求7所述的形成表面氧化耐磨损润滑剂涂层的方法，其特征在于，具有高熔点的金属氧化物，由于氧化，一种金属氧化物具有较高的硬度，另一种具有较低的硬度，它们在与滑动接触部分表面上的待接触物相接触的界面处进行混合，
因氧化而具有较低硬度的金属氧化物的覆盖率为至少50％，且
涂层具有0.1μm-1μm的厚度。
17、根据权利要求7所述的形成表面氧化耐磨损润滑剂涂层的方法，其特征在于，变成具有较高硬度的金属氧化物的软金属微粒粉末的颗粒直径要小于变成具有较低硬度的金属氧化物的软金属微粒粉末的颗粒直径，
在因氧化而转变成具有较低硬度和较高硬度金属氧化物的软金属之间，转变成具有较低硬度金属氧化物的软金属微粒粉末的喷射速度要低于转变成具有较高硬度金属氧化物的软金属微粒粉末的喷射速度，
具有高熔点的金属氧化物，由于氧化，一种金属氧化物具有较高的硬度，另一种具有较低的硬度，它们在与滑动接触部分表面上的待接触物相接触的界面处进行混合，
因氧化而具有较低硬度的金属氧化物的覆盖率为至少80％，且涂层具有0.1μm-1μm的厚度。
CN2009101294995A 2008-06-11 2009-03-25 表面氧化耐磨损润滑剂涂层及形成该涂层的方法 Expired - Fee Related CN101603175B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008153368 2008-06-11
JP2008-153368 2008-06-11
JP2008153368A JP4719249B2 (ja) 2008-06-11 2008-06-11 表面酸化耐摩耗潤滑被膜及びその形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101603175A true CN101603175A (zh) 2009-12-16
CN101603175B CN101603175B (zh) 2012-09-05

Family

ID=41011817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009101294995A Expired - Fee Related CN101603175B (zh) 2008-06-11 2009-03-25 表面氧化耐磨损润滑剂涂层及形成该涂层的方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8410029B2 (zh)
EP (1) EP2135969B1 (zh)
JP (1) JP4719249B2 (zh)
KR (1) KR101659077B1 (zh)
CN (1) CN101603175B (zh)
HK (1) HK1134689A1 (zh)
RU (1) RU2430994C2 (zh)
TW (1) TWI396775B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104325148A (zh) * 2014-12-01 2015-02-04 北京矿冶研究总院 一种冷喷涂用低阻力球形金属粉末的制备方法及球形金属粉末
CN105131657A (zh) * 2015-07-29 2015-12-09 蚌埠凯盛工程技术有限公司 一种成膜率高的金属镍陶瓷涂层及其制作方法
CN105834918A (zh) * 2015-02-04 2016-08-10 株式会社不二机贩 提高低温陶瓷涂层黏着性的方法
CN109251061A (zh) * 2017-07-13 2019-01-22 株式会社不二制作所 陶瓷的表面处理方法以及陶瓷制品
CN109312471A (zh) * 2016-05-20 2019-02-05 株式会社不二机贩 防止铝附着的方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009002716A1 (de) * 2009-04-29 2010-11-11 Federal-Mogul Nürnberg GmbH Verschleißfester Gleitlack für die Beschichtung von Motorkolben
US8893538B2 (en) * 2010-12-08 2014-11-25 Fuji Kihan Co., Ltd. Instantaneous heat treatment method for metal product
JP5723942B2 (ja) * 2013-09-18 2015-05-27 株式会社不二機販 粉末状金属材料の表面処理方法
AT514961B1 (de) 2013-12-23 2015-05-15 Miba Gleitlager Gmbh Mehrschichtgleitlager
US10836974B2 (en) * 2014-03-14 2020-11-17 Hrl Laboratories, Llc Low-adhesion coatings with solid-state lubricants
EP3292188B1 (en) * 2015-05-04 2023-09-27 Pixelligent Technologies, LLC Nano-additives enabled advanced lubricants
KR102072414B1 (ko) * 2017-06-28 2020-02-03 가부시키가이샤 알박 수정발진식 막 두께 모니터용 센서 헤드
TWI708866B (zh) * 2019-12-06 2020-11-01 財團法人金屬工業研究發展中心 具固態潤滑表層的金屬物件及其製造方法
CN112746271B (zh) * 2020-12-15 2022-02-11 东南大学 一种激光熔覆宽温域自润滑齿轮及其制备方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4975243A (en) * 1989-02-13 1990-12-04 Aluminum Company Of America Aluminum alloy suitable for pistons
JP3225066B2 (ja) 1991-09-26 2001-11-05 マツダ株式会社 アルミニウム合金製部材の表面改質方法
US5352540A (en) * 1992-08-26 1994-10-04 Alliedsignal Inc. Strain-tolerant ceramic coated seal
US5765845A (en) * 1996-10-31 1998-06-16 Ford Global Technologies, Inc. Durable noise suppressing coating between interengaging articulating swivel members
JPH10176615A (ja) 1996-12-13 1998-06-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 燃料貯蔵槽
JP3357586B2 (ja) * 1997-10-31 2002-12-16 株式会社不二機販 摺動部の耐摩耗被膜成形物及び被膜成形方法
EP0922786B1 (en) * 1997-11-25 2012-10-24 Fuji Kihan Co., Ltd. Method for forming ceramic coated products
JP3357610B2 (ja) * 1997-11-25 2002-12-16 株式会社不二機販 微窒化成形物及びその成形方法並びにセラミックコーティング成形物及びその成形方法
JP3403627B2 (ja) 1998-01-09 2003-05-06 株式会社不二機販 セラミック分散メッキ方法
JP3541665B2 (ja) 1998-02-25 2004-07-14 日産自動車株式会社 内燃機関
JP2000282259A (ja) 1999-03-30 2000-10-10 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 低摩擦被膜を持つ金属部材の製造方法
JP3918379B2 (ja) * 1999-10-20 2007-05-23 トヨタ自動車株式会社 溶射方法、溶射装置及び粉末通路装置
JP2002085981A (ja) * 2000-09-14 2002-03-26 Fuji Kihan:Kk 酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属被膜
WO2002040743A1 (fr) * 2000-11-16 2002-05-23 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Element coulissant metallique, piston de moteur a combustion interne, procede de traitement de surface de ceux-ci, et dispositif de traitement
JP3357661B2 (ja) * 2000-11-17 2002-12-16 株式会社不二機販 潤滑性被膜の形成方法
JP4128923B2 (ja) * 2003-08-05 2008-07-30 日本原子力発電株式会社 金属材料から成る螺刻部の表面処理方法及び金属材料から成る螺刻部の凝着防止方法、並びに凝着防止可能な螺刻部を備えた金属材料から成る螺刻部及び金属材料から成る螺刻部材
US20070134468A1 (en) * 2004-07-14 2007-06-14 Buehler Jane E Enhanced friction reducing surface and method of making the same
CN1323146C (zh) * 2005-06-24 2007-06-27 西北工业大学 一种三氧化二硼－碳化硅自润滑涂层的制备方法
JP2007270186A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Fuji Kihan:Kk 耐食性金属の耐食性増強方法及び高耐食性金属
JP2009007602A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Nsk Ltd 防錆処理方法及び転動装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104325148A (zh) * 2014-12-01 2015-02-04 北京矿冶研究总院 一种冷喷涂用低阻力球形金属粉末的制备方法及球形金属粉末
CN105834918A (zh) * 2015-02-04 2016-08-10 株式会社不二机贩 提高低温陶瓷涂层黏着性的方法
CN105131657A (zh) * 2015-07-29 2015-12-09 蚌埠凯盛工程技术有限公司 一种成膜率高的金属镍陶瓷涂层及其制作方法
CN109312471A (zh) * 2016-05-20 2019-02-05 株式会社不二机贩 防止铝附着的方法
US11041245B2 (en) 2016-05-20 2021-06-22 Fuji Kihan Co., Ltd. Method for preventing adhesion of aluminum
CN109251061A (zh) * 2017-07-13 2019-01-22 株式会社不二制作所 陶瓷的表面处理方法以及陶瓷制品
CN109251061B (zh) * 2017-07-13 2021-07-06 株式会社不二制作所 陶瓷的表面处理方法以及陶瓷制品

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009122397A (ru) 2010-12-20
EP2135969B1 (en) 2012-08-29
TWI396775B (zh) 2013-05-21
HK1134689A1 (en) 2010-05-07
CN101603175B (zh) 2012-09-05
US20090312206A1 (en) 2009-12-17
KR20090129322A (ko) 2009-12-16
JP4719249B2 (ja) 2011-07-06
KR101659077B1 (ko) 2016-09-22
US8410029B2 (en) 2013-04-02
JP2009299114A (ja) 2009-12-24
RU2430994C2 (ru) 2011-10-10
EP2135969A1 (en) 2009-12-23
TW200951248A (en) 2009-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101603175B (zh) 表面氧化耐磨损润滑剂涂层及形成该涂层的方法
EP0825272B1 (en) High speed thermal spray coating method
JP3993204B2 (ja) 摺動部の表面処理方法
JP2008519157A (ja) 耐摩耗被覆を施したアルミニウム製品とその被覆を製品に施すための方法
JP2007016288A (ja) 軸受材被覆摺動部材の製造方法及び軸受材被覆摺動部材
JP2008514818A (ja) 軸受材料および軸受材料を製造するための方法
Batchelor et al. Tribology in materials processing
CN1107802C (zh) 斜盘式压缩机的旋转斜盘
JP4772082B2 (ja) 表面強化被膜の形成方法及び表面強化製品
JPH11131257A (ja) 摺動部の耐摩耗被膜成形物及び被膜成形方法
EP0933447B1 (en) Ceramic dispersion plating process
Nakata et al. Wear resistance of plasma sprayed Al–Si binary alloy coatings on A6063 Al alloy substrate
CN109312471B (zh) 防止铝附着的方法
CN103276238A (zh) 一种铜基合金滑动轴承的制备方法
JPS6051549B2 (ja) 溶射材料
JP6000384B2 (ja) 塑性加工用被加工材の潤滑処理方法及び塑性加工用被加工材
JPS61163259A (ja) 溶射材料
CN103290255A (zh) 一种铜基合金滑动轴承
JP2016113642A (ja) 摺動部材の製造方法
JP2000239859A (ja) セラミック分散メッキ形成用の噴射粉体、前記噴射粉体の製造方法、及び前記噴射粉体を使用したセラミック分散メッキ方法
JPS6360112B2 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1134689

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1134689

Country of ref document: HK

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120905