CN106756771B - 一种耐蚀耐磨自润滑表面处理方法 - Google Patents

一种耐蚀耐磨自润滑表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种耐蚀耐磨自润滑表面处理方法，具体步骤如下：步骤一、网状结构处理：对零件的表面进行处理，使其形成蜂窝状的凹凸结构；同时，对蜂窝状结构的凸出尖峰钝化；步骤二、耐蚀耐磨处理：将耐蚀耐磨物质添加至经网状结构处理后的零件表面，使其耐蚀耐磨；步骤三、润滑处理：利用润滑物质将零件表面润滑。本发明可制作出一种耐蚀耐磨自润滑的零件表面，整个加工方法不仅环保、能耗低、工艺流程简单，而且形成的类似蜂窝状表面结构的耐蚀耐磨自润滑层解决了高速、重载、大接触面、不便于添加润滑脂的摩擦工况。

Description

一种耐蚀耐磨自润滑表面处理方法
技术领域
本发明涉及一种耐蚀耐磨自润滑表面处理方法，属于表面处理技术领域。
背景技术
目前，国内外针对摩擦副的表面处理，一般采用复合涂层、电镀、整体化学热处理的方式形成耐磨层，辅以若干沉孔或槽体用于润滑介质的储存。其中，复合涂层的成本较高、工序复杂；整体化学热处理例如QPQ表面的氧化层虽然自润滑效果好、但导热性差，与密封件形成摩擦副时，摩擦升温易导致密封烧损或加速老化；电镀则不利于环保。而且，在高速、重载、大接触面、不便于添加润滑脂的摩擦工况时下，上述表面处理方法加工的零件的摩擦接触面都容易产生磨损失效。
现有于2014年4月2日公开的发明专利一种储油穴轴承钢套，包括呈筒状的本体，本体内壁设有若干个均布的储油穴，本体内壁中部设有环形的导油槽，本体内壁沿导油槽周向均布有若干个进油孔；进油孔为三个且周向均布于本体中部；本体内壁采用QPQ处理；本体内壁设有固体润滑层，采用二硫化钼喷涂而成。其公布了一种轴承钢套的生产方法，但是该方法存在如下问题：
1、储油穴若干，即使均布，也不能用于高速的摩擦表面；
2、导油槽和进油孔的设计，使零件的润滑必须依赖于后期定期添加油脂，不适用于不便于添加油脂的工况；
3、钢套的内壁表层为QPQ氧化层、二硫化钼喷涂层，导热性差，不利于摩擦副散热；
4、QPQ氧化层深度为常规深度，不能满足重载摩擦的工况。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种耐蚀耐磨自润滑表面处理方法，可制作出一种耐蚀耐磨自润滑的零件表面，为高速、重载、大接触面、不便于添加润滑脂的摩擦工况提供了一种解决方案。
为了实现上述目的，本发明采用的一种耐蚀耐磨自润滑表面处理方法，具体步骤如下：
步骤一、网状结构处理：对零件的表面进行处理，使其形成蜂窝状的凹凸结构；同时，对蜂窝状结构的凸出尖峰钝化；
步骤二、耐蚀耐磨处理：将耐蚀耐磨物质添加至经网状结构处理后的零件表面，使其耐蚀耐磨；
步骤三、润滑处理：利用润滑物质将零件表面润滑。
所述网状结构处理可采用先喷丸，再精磨、抛光的组合工序，所述喷丸是指：喷丸前的零件是调质、正火、冷挤压或冷挤压加退火的加工状态，采用超声喷丸工艺对零件进行喷丸，选用粒度小于0.5mm的合金丸，喷嘴或工件移动周期间距小于喷嘴直径；所述精磨、抛光是指：对喷丸后的零件表面进行精磨、抛光，表面精磨、抛光加工量为0.1mm～0.35mm，加工至表面形成蜂窝状的凹凸结构，确保蜂窝状结构的尖峰变钝，并且凸台表面粗糙度≤Ra0.1，使零件表面应力状态重新分布。
所述耐蚀耐磨处理可采用QPQ处理加抛光的组合工序，所述QPQ处理是指：对零件进行氮碳共渗加氧化的盐浴复合处理，氧化层及白亮层的总深度＞18μm；所述抛光是指：对经QPQ处理后的零件进行抛光处理，抛光工序的加工量≤5μm；--去除了蜂窝网构的凸峰部位在QPQ处理后的表面氧化层、但保留了氮化物层，提高了摩擦接触表面的导热性的同时，保障了耐蚀性、耐疲劳性。
所述润滑处理采用固体润滑，即对抛光后的零件采用固体润滑剂进行处理，处理的温度为120-230℃，使固体润滑剂填充并渗入至蜂窝网构的凹凸表面；固体润滑剂配方中含膨润土或MoS2(只采用一种或两者都采用)，以提高固体润滑剂在高速高载摩擦工况下的使用寿命。凸起部分在初始磨合磨损产生细微硬质磨粒过程中,随着摩擦来回运动，硬质颗粒转移至凹陷部分，硬质磨粒与原有凹陷部分的固体润滑脂在摩擦生热、粘稠度降低及膨胀产生的搅拌作用下，形成润滑的介质。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、表面蜂窝状的凹凸结构不仅充当了储油穴功能，而且均布在整个摩擦表面，有利于固体润滑脂在摩擦表面的长期储存，解决了部分工况不便于添加油脂的问题；
2、表面蜂窝状的凹凸结构的凹谷中储存了足量的固体润滑脂，可用于高速摩擦的工况；
3、表面蜂窝状的凹凸结构的凸峰为不含氧化物的QPQ层，比整体QPQ处理的表面导热性更高，由于保留了氮化物层，耐蚀性、耐疲劳性得到了保障；
4、表面喷丸及精磨抛光的组合工序，使零件表面应力状态重新分布，有利于增加QPQ渗层深度，可满足重载摩擦的工况；
5、可应用于冷挤压加工的零件；
6、添加了膨润土与MoS2配方的固体润滑脂，可提高固体润滑剂在高速高载摩擦工况下的使用寿命。
7、整个加工方法环保、能耗低、工艺流程简单。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
一种耐蚀耐磨自润滑表面处理方法，具体步骤如下：
步骤一、网状结构处理：对零件的表面进行处理，使其形成蜂窝状的凹凸结构；同时，对蜂窝状结构的凸出尖峰钝化；
步骤二、耐蚀耐磨处理：将耐蚀耐磨物质添加至经网状结构处理后的零件表面，使其耐蚀耐磨；
步骤三、润滑处理：利用润滑物质将零件表面润滑。
上述网状结构处理可采用先喷丸，再精磨、抛光的组合工序实现，其中，所述喷丸是指：喷丸前的零件是调质、正火、冷挤压或冷挤压加退火的加工状态，采用超声喷丸工艺对零件进行喷丸，选用粒度小于0.5mm的合金丸，喷嘴或工件移动周期间距小于喷嘴直径；所述精磨、抛光是指：对喷丸后的零件表面进行精磨、抛光，表面精磨、抛光加工量为0.1mm～0.35mm，加工至表面形成蜂窝状的凹凸结构，确保蜂窝状结构的尖峰变钝，并且凸台表面粗糙度≤Ra0.1，使零件表面应力状态重新分布。当然，网状结构处理也可以采用抛丸+精车+抛光的组合工序，或者抛丸+抛光的组合工序，或者辊压的方式实现。其中，抛丸是指利用高速旋转的叶轮把直径0.2mm-3mm的高硬度丸粒抛掷出去，高速撞击零件表面，增加表面粗糙度或用于清理表面。喷丸是指喷速大于500米/秒的丸粒轰击零件表面，使表层材料在一定深度范围内产生塑性流动，使表层材料应力状态重新分布，并使晶粒细化至纳米级。抛光是指利用高速旋转的抛光轮，使磨料对工件表面产生滚压及微量切削，以获得光亮的加工表面。辊压是指 靠材料的塑性移动滚压加工各种表面形状复杂的零件，属于冷锻工艺，变形过程是线接触、连续逐步的进行，和切削、磨削相比，生产效率高、节约材料，且可实现表面复杂凹凸结构的成型。相比较而言，先喷丸，再精磨、抛光的组合工序比其他方法更便于操作，而且可制得更加细腻的网状结构，效果最佳。
上述耐蚀耐磨处理可采用QPQ处理加抛光的组合工序，所述QPQ处理是指：对零件进行氮碳共渗加氧化的盐浴复合处理，氧化层及白亮层的总深度＞18μm。所述抛光是指：对经QPQ处理后的零件进行抛光处理，抛光工序的加工量≤5μm，即去除了蜂窝网构的凸峰部位在QPQ处理后的表面氧化层、但保留了氮化物层，提高了摩擦接触表面的导热性的同时，保障了耐蚀性、耐疲劳性。其中，QPQ处理可以采用氮碳共渗或渗氮工艺替换。氮碳共渗指以渗氮为主同时渗入碳的化学热处理工艺。渗氮工艺指在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。相比较而言，QPQ处理方式更简单，效果最佳。
上述润滑处理采用固定润滑，即对抛光后的零件进行润滑，处理的温度为120-230℃，使固体润滑剂填充并渗入至蜂窝网构的凹凸表面；固体润滑剂配方中含膨润土或MoS2(只采用一种或两者都采用)，以提高固体润滑剂在高速高载摩擦工况下的使用寿命。凸起部分在初始磨合磨损产生细微硬质磨粒过程中,随着摩擦来回运动，硬质颗粒转移至凹陷部分，硬质磨粒与原有凹陷部分的固体润滑脂在摩擦生热、粘稠度降低及膨胀产生的搅拌作用下，形成润滑的介质。当然，也可采用液体润滑，即各种石油润滑油和生物润滑油，但与固体润滑剂相比，不耐高温，在重载下难以保持油膜厚度。
表面蜂窝状的凹凸结构不仅充当了储油穴功能，而且均布在整个摩擦表面，有利于固体润滑脂在摩擦表面的长期储存，解决了部分工况不便于添加油脂的问题；表面蜂窝状的凹凸结构的凹谷中储存了足量的固体润滑脂，可用于高速摩擦的工况；表面蜂窝状的凹凸结构的凸峰为不含氧化物的QPQ层，比整体QPQ处理的表面导热性更高，由于保留了氮化物层，耐蚀性、耐疲劳性得到了保障；表面喷丸及精磨抛光的组合工序，使零件表面应力状态重新分布，有利于增加QPQ渗层深度，可满足重载摩擦的工况；添加了膨润土与MoS2配方的固体润滑脂，可提高固体润滑剂在高速高载摩擦工况下的使用寿命。
利用本发明，可制作出一种耐蚀耐磨自润滑的零件表面，整个加工方法不仅环保、能耗低、工艺流程简单，而且形成的类似蜂窝状表面结构的耐蚀耐磨自润滑层解决了高速、重载、大接触面、不便于添加润滑脂的摩擦工况。

Claims (4)

1.一种耐蚀耐磨自润滑表面处理方法，其特征在于，耐蚀耐磨自润滑表面处理方法的具体步骤如下：
步骤一、网状结构处理：对零件的表面进行处理，使其形成蜂窝状的凹凸结构；同时，对蜂窝状结构的凸出尖峰钝化；所述网状结构处理采用先喷丸，再精磨、抛光的组合工序；
步骤二、耐蚀耐磨处理：将耐蚀耐磨物质添加至经网状结构处理后的零件表面，使其耐蚀耐磨；所述耐蚀耐磨处理采用QPQ处理加抛光的组合工序；抛光工序去除蜂窝网构的凸峰部位在QPQ处理后的表面氧化层、但保留氮化物层；
步骤三、润滑处理：利用润滑物质将零件表面润滑。
2.根据权利要求1所述的一种耐蚀耐磨自润滑表面处理方法，其特征在于，所述喷丸是指：喷丸前的零件是调质、正火、冷挤压或冷挤压加退火的加工状态，采用超声喷丸工艺对零件进行喷丸，选用粒度小于0.5mm的合金丸，喷嘴或工件移动周期间距小于喷嘴直径；所述精磨、抛光是指：对喷丸后的零件表面进行精磨、抛光，表面精磨、抛光加工量为0.1mm～0.35mm，加工至表面形成蜂窝状的凹凸结构，确保蜂窝状结构的尖峰变钝，并且凸台表面粗糙度≤Ra0.1，使零件表面应力状态重新分布。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐蚀耐磨自润滑表面处理方法，其特征在于，所述QPQ处理是指：对零件进行氮碳共渗加氧化的盐浴复合处理，氧化层及白亮层的总深度＞18μm；所述抛光是指：对经QPQ处理后的零件进行抛光处理，抛光工序的加工量≤5μm。
4.根据权利要求3所述的一种耐蚀耐磨自润滑表面处理方法，其特征在于，所述润滑处理采用固体润滑，即对即对抛光后的零件采用固体润滑剂进行处理，处理的温度为120-230℃，使固体润滑剂填充并渗入至蜂窝网构的凹凸表面；固体润滑剂配方中含膨润土或以提高固体润滑剂在高速高载摩擦工况下的使用寿命；凸起部分在初始磨合磨损产生细微硬质磨粒过程中,随着摩擦来回运动，硬质颗粒转移至凹陷部分，硬质磨粒与原有凹陷部分的固体润滑脂在摩擦生热、粘稠度降低及膨胀产生的搅拌作用下，形成润滑的介质。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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