CN105734510B - 一种机器臂滑轨的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器臂滑轨的表面处理方法，包括依次进行的打磨、沉积基底层、对基底层进行热处理、基底层的掺杂、磁控溅射表层、表层的后处理和清洗包装等步骤。本发明能够解决现有技术的不足，以磁控溅射为核心对机器臂滑轨表面进行处理，使其在保持低摩擦系数的同时具有了良好的润滑油存储保持能力。
Description
技术领域
本发明涉及机器人零件生产制造领域，尤其是一种机器臂滑轨的表面处理方法。
背景技术
机器臂在运行时，需要通过活动件的相对移动来实现。机器臂滑轨是最常用的一种活动件。为了提高机器臂运动的平顺性，机器臂滑轨的表面需要足够光滑。现有技术中有许多不同的表面处理方法，可对机器臂滑轨进行光滑处理。但是，无论什么方法，都是对机器臂滑轨表面进行降低摩擦系数的处理，这类方法虽然可以降低机器臂滑轨运行时的摩擦力，但是进过此类处理的表面对润滑油的保持能力大大下降，导致机器臂滑轨的润滑保养周期缩短，容易出现机器臂滑轨由于缺少润滑油而过度磨损的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种机器臂滑轨的表面处理方法，能够解决现有技术的不足，以磁控溅射为核心对机器臂滑轨表面进行处理，使其在保持低摩擦系数的同时具有了良好的润滑油存储保持能力。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种机器臂滑轨的表面处理方法，步骤如下：
A、将机器臂滑轨的表面进行打磨，使其表面粗糙度保持在Ra0.45～Ra0.55；
B、将经过步骤A处理过的机器臂滑轨作为阴极放入电解池进行处理，阳极采用碳棒，电解液的组分包括蒸馏水、氯化钠、硫酸钾、硫酸锌、N-叔丁基苄胺、2-氮己环酮、氯化铜；
C、将经过步骤B处理过的机器臂滑轨加热至300℃～400℃，然后放入25℃～30℃的水中冷却，循环进行3～5次；
D、将经过步骤C处理过的机器臂滑轨放入真空腔室，使用铝离子束和碲离子束先后对机器臂滑轨进行处理，铝离子的能量为40～100Kev，剂量为5×1025～1×1030/cm2，碲离子的能量为540Kev～700Kev，剂量为1×1010～1×1015/cm2；
E、将进过步骤D处理过的机器臂滑轨放入溅射腔室，使用铝硅靶对机器臂滑轨进行溅射处理；
F、将经过步骤E处理过的机器臂滑轨放入反应腔室，在反应腔室内充入氮气、氦气和三氟化氮的混合气体，并使用射频电源使其电离，对机器臂滑轨进行处理，反应腔室的温度保持在550℃～750℃，将机器臂滑轨放入反应腔室后，在机器臂滑轨表面均匀喷洒一层钆和N-(3-羟基苯基)乙酰胺的络合物，钆和N-(3-羟基苯基)乙酰胺的络合物为[Gd(H2O)8](C8H9NO)3；
G、将经过步骤F处理过的机器臂滑轨使用清水进行清洗，烘干后涂抹润滑脂进行保存。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤B中，电解液的组分含量为：
电解液的温度为55°，阴极电流密度为3.5A/dm2,处理时间为10min。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤D中，真空腔室内设置两个离子束入口，两个离子束入口围绕机器臂滑轨放置位置的中心线对称设置，离子束入口与机器臂滑轨放置位置的中心线的夹角为75°；每个离子束入口先注入铝离子束，持续25min，然后每个离子束入口再注入碲离子束，持续15min。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤E中，溅射腔室充入氩气，气压保持在15Pa～50Pa，工作电压为400V，工作电流1.5A，溅射时间为30min，在靶材两侧设置第一磁体，在放置机器臂滑轨的基片底部设置第二磁体，第一磁体的磁场强度在溅射过程中呈正弦曲线规律变化，使靶材中心的磁场强度在60～80mT之间变化。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤F中，混合气体的组分含量为：
氮气 85％，
氦气 10％，
三氟化氮 5％，
射频电源的工作频率为250kHz，工作电压为120V。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过利用磁控溅射对机器臂滑轨表面进行处理，以形成一个容易存储保持润滑油的不平整面，并在进行磁控溅射的前后对表面进行针对性的预处理和后处理，增强磁控溅射层的牢固度，并减小其摩擦系数。
具体实施方式
实施例1
一种机器臂滑轨的表面处理方法，其特征在于步骤如下：
A、将机器臂滑轨的表面进行打磨，使其表面粗糙度保持在Ra0.47；
B、将经过步骤A处理过的机器臂滑轨作为阴极放入电解池进行处理，阳极采用碳棒，电解液的组分包括蒸馏水、氯化钠、硫酸钾、硫酸锌、N-叔丁基苄胺、2-氮己环酮、氯化铜；电解液的组分含量为：
电解液的温度为55°，阴极电流密度为3.5A/dm2,处理时间为10min；
C、将经过步骤B处理过的机器臂滑轨加热至350℃，然后放入25℃的水中冷却，循环进行4次；
D、将经过步骤C处理过的机器臂滑轨放入真空腔室，使用铝离子束和碲离子束先后对机器臂滑轨进行处理，铝离子的能量为70～80Kev，剂量为5×1025～1×1030/cm2，碲离子的能量为600Kev～650Kev，剂量为1×1010～1×1015/cm2；空腔室内设置两个离子束入口，两个离子束入口围绕机器臂滑轨放置位置的中心线对称设置，离子束入口与机器臂滑轨放置位置的中心线的夹角为75°；每个离子束入口先注入铝离子束，持续25min，然后每个离子束入口再注入碲离子束，持续15min；
E、将进过步骤D处理过的机器臂滑轨放入溅射腔室，使用铝硅靶对机器臂滑轨进行溅射处理；溅射腔室充入氩气，气压保持在15Pa～50Pa，工作电压为400V，工作电流1.5A，溅射时间为30min，在靶材两侧设置第一磁体，在放置机器臂滑轨的基片底部设置第二磁体，第一磁体的磁场强度在溅射过程中呈正弦曲线规律变化，使靶材中心的磁场强度在60～80mT之间变化；
F、将经过步骤E处理过的机器臂滑轨放入反应腔室，在反应腔室内充入氮气、氦气和三氟化氮的混合气体，并使用射频电源使其电离，对机器臂滑轨进行处理，反应腔室的温度保持在550℃～750℃，将机器臂滑轨放入反应腔室后，在机器臂滑轨表面均匀喷洒一层钆和N-(3-羟基苯基)乙酰胺的络合物，钆和N-(3-羟基苯基)乙酰胺的络合物为[Gd(H2O)8](C8H9NO)3；混合气体的组分含量为：
氮气 85％，
氦气 10％，
三氟化氮 5％，
射频电源的工作频率为250kHz，工作电压为120V；
G、将经过步骤F处理过的机器臂滑轨使用清水进行清洗，烘干后涂抹润滑脂进行保存。
实施例2
一种机器臂滑轨的表面处理方法，其特征在于步骤如下：
A、将机器臂滑轨的表面进行打磨，使其表面粗糙度保持在Ra0.51；
B、将经过步骤A处理过的机器臂滑轨作为阴极放入电解池进行处理，阳极采用碳棒，电解液的组分包括蒸馏水、氯化钠、硫酸钾、硫酸锌、N-叔丁基苄胺、2-氮己环酮、氯化铜；电解液的组分含量为：
电解液的温度为65°，阴极电流密度为5A/dm2,处理时间为12min；
C、将经过步骤B处理过的机器臂滑轨加热至375℃，然后放入30℃的水中冷却，循环进行5次；
D、将经过步骤C处理过的机器臂滑轨放入真空腔室，使用铝离子束和碲离子束先后对机器臂滑轨进行处理，铝离子的能量为50～60Kev，剂量为5×1025～1×1030/cm2，碲离子的能量为650Kev～690Kev，剂量为1×1010～1×1015/cm2；真空腔室内设置两个离子束入口，两个离子束入口围绕机器臂滑轨放置位置的中心线对称设置，离子束入口与机器臂滑轨放置位置的中心线的夹角为80°；每个离子束入口先注入铝离子束，持续15min，然后每个离子束入口再注入碲离子束，持续15min；
在进行步骤E之前，将机器臂滑轨放入处理溶液中进行浸泡，处理溶液包括：
浸泡温度为75℃，浸泡时间为2h；
E、将进过步骤D处理过的机器臂滑轨放入溅射腔室，使用铝硅靶对机器臂滑轨进行溅射处理；溅射腔室充入氩气，气压保持在7Pa～10Pa，工作电压为400V，工作电流2.5A，溅射时间为45min，在靶材两侧设置第一磁体，在放置机器臂滑轨的基片底部设置第二磁体，第一磁体的磁场强度在溅射过程中呈正弦曲线规律变化，使靶材中心的磁场强度在50～75mT之间变化；
F、将经过步骤E处理过的机器臂滑轨放入反应腔室，在反应腔室内充入氮气、氦气和三氟化氮的混合气体，并使用射频电源使其电离，对机器臂滑轨进行处理，反应腔室的温度保持在550℃～750℃，将机器臂滑轨放入反应腔室后，在机器臂滑轨表面均匀喷洒一层钆和N-(3-羟基苯基)乙酰胺的络合物，钆和N-(3-羟基苯基)乙酰胺的络合物为[Gd(H2O)8](C8H9NO)3；混合气体的组分含量为：
氮气 90％，
氦气 7％，
三氟化氮 3％，
射频电源的工作频率为450kHz，工作电压为300V。
G、将经过步骤F处理过的机器臂滑轨使用清水进行清洗，烘干后涂抹润滑脂进行保存。
对上述两个实施例与现有技术中进行表面处理后的滑轨表面技术参数进行对比(每个类别随机取10个样本进行测量，求其平均值)，结果如下：(其中润滑油剩余百分比为添加相同量润滑油后连续运行100小时后的测量结果)
由上表可见，本发明的技术方案可以在加注润滑油的正常运行状态下提供更加顺畅的摩擦接触面，并且润滑油的保持度更好，可以延长保养加油周期，有利于延长使用寿命。
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。
Claims (5)
1.一种机器臂滑轨的表面处理方法，其特征在于步骤如下：
A、将机器臂滑轨的表面进行打磨，使其表面粗糙度保持在Ra0.45～Ra0.55；
B、将经过步骤A处理过的机器臂滑轨作为阴极放入电解池进行处理，阳极采用碳棒，电解液的组分包括蒸馏水、氯化钠、硫酸钾、硫酸锌、N-叔丁基苄胺、2-氮己环酮、氯化铜；
C、将经过步骤B处理过的机器臂滑轨加热至300℃～400℃，然后放入25℃～30℃的水中冷却，循环进行3～5次；
D、将经过步骤C处理过的机器臂滑轨放入真空腔室，使用铝离子束和碲离子束先后对机器臂滑轨进行处理，铝离子的能量为40～100Kev，剂量为5×1025～1×1030/cm2，碲离子的能量为540Kev～700Kev，剂量为1×1010～1×1015/cm2；
E、将进过步骤D处理过的机器臂滑轨放入溅射腔室，使用铝硅靶对机器臂滑轨进行溅射处理；
F、将经过步骤E处理过的机器臂滑轨放入反应腔室，在反应腔室内充入氮气、氦气和三氟化氮的混合气体，并使用射频电源使其电离，对机器臂滑轨进行处理，反应腔室的温度保持在550℃～750℃，将机器臂滑轨放入反应腔室后，在机器臂滑轨表面均匀喷洒一层钆和N-(3-羟基苯基)乙酰胺的络合物，钆和N-(3-羟基苯基)乙酰胺的络合物为[Gd(H2O)8](C8H9NO)3；
G、将经过步骤F处理过的机器臂滑轨使用清水进行清洗，烘干后涂抹润滑脂进行保存。
2.根据权利要求1所述的机器臂滑轨的表面处理方法，其特征在于：步骤B中，电解液的组分含量为：
电解液的温度为55°，阴极电流密度为3.5A/dm2,处理时间为10min。
3.根据权利要求1所述的机器臂滑轨的表面处理方法，其特征在于：步骤D中，真空腔室内设置两个离子束入口，两个离子束入口围绕机器臂滑轨放置位置的中心线对称设置，离子束入口与机器臂滑轨放置位置的中心线的夹角为75°；每个离子束入口先注入铝离子束，持续25min，然后每个离子束入口再注入碲离子束，持续15min。
4.根据权利要求1所述的机器臂滑轨的表面处理方法，其特征在于：步骤E中，溅射腔室充入氩气，气压保持在15Pa～50Pa，工作电压为400V，工作电流1.5A，溅射时间为30min，在靶材两侧设置第一磁体，在放置机器臂滑轨的基片底部设置第二磁体，第一磁体的磁场强度在溅射过程中呈正弦曲线规律变化，使靶材中心的磁场强度在60～80mT之间变化。
5.根据权利要求1所述的机器臂滑轨的表面处理方法，其特征在于：步骤F中，混合气体的组分含量为：
氮气 85％，
氦气 10％，
三氟化氮 5％，
射频电源的工作频率为250kHz，工作电压为120V。
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