CN107130280A - 一种具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件 - Google Patents

一种具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，所述钛合金连接件通过微弧氧化法制备一层耐磨润滑涂层，具体工艺为：将经过前处理的钛合金连接件置于微弧氧化电解液中微弧氧化，然后经水洗后烘干，即得；所述微弧氧化电解液包括以下浓度的组份：磷酸盐5‑10g/L、硅酸盐15‑25g/L、氯化钠0.05‑1g/L、硼砂0.05‑1g/L、硅酸乙酯1‑3g/L、乙二胺四乙酸0.05‑0.2g/L、聚乙二醇0.1‑0.5g/L，所述微弧氧化电解液的pH值为9‑11；本发明钛合金连接件表面具有一层硬度高，耐磨性、耐腐蚀性好的微弧氧化膜，该微弧氧化膜可使钛合金连接件具有很好的润滑性，且与钛合金连接件结合力强。

Description

一种具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件
技术领域
本发明涉及连接件领域，具体涉及一种具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件。
背景技术
钛合金是包含钛与其他化学元素的混合物的金属。钛合金具有较高的强度重量比，具有耐腐蚀性，并甚至在高温下也表现出比其他材料更高的拉伸强度和韧性。出于这些原因，目前，钛及其合金主要用于航空航天和军工事业上。据统计，钛在航天航空上的应用约占钛总产量的70％左右。但随着海绵钛成本的下降，钛合金材料的价格降低，钛合金的开发研制与钛材品种的增多，钛在民用工业中的应用成倍增加，特别是在造船工业、汽车工业、化工、电子、海洋开发、海水淡化、地热发电、排污防腐、体育休闲用品、医疗等民用领域获得广泛的应用。
交通运输业和机器制造业在国民经济中占有相当重要的地位。各种汽车和机器大量使用可拆卸的连接件及紧固件，如螺栓、螺母等，这些零部件不仅需要具有一定的强度，而且必须保持较小的摩擦系数，以便修理时进行拆卸和装配。为此，必须在各部件或总成时加入润滑剂，或者采用贵重材料和含油材料制造这些零件，从而导致产品成本的增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，该钛合金连接件表面具有一层硬度高，耐磨性、耐腐蚀性好的微弧氧化膜，该微弧氧化膜可使钛合金连接件具有很好的润滑性，且与钛合金连接件结合力强。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，所述钛合金连接件通过微弧氧化法制备一层耐磨润滑涂层，具体工艺为：将经过前处理的钛合金连接件置于微弧氧化电解液中微弧氧化，然后经水洗后烘干，即得；所述微弧氧化电解液包括以下浓度的组份：磷酸盐5-10g/L、硅酸盐15-25g/L、氯化钠0.05-1g/L、硼砂0.05-1g/L、硅酸乙酯1-3g/L、乙二胺四乙酸0.05-0.2g/L、聚乙二醇0.1-0.5g/L，所述微弧氧化电解液的pH值为9-11。
优选地，所述微弧氧化的工艺条件为：反应时间为5-25min，电解液温度为10-25℃，电流密度为3-8A/dm2，电压为200-400V。
优选地，所述磷酸盐的磷酸钠、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种，所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾。
优选地，所述前处理具体为：将钛合金连接件研磨或脱脂后进行酸洗。
优选地，经微弧氧化后所得氧化膜的的厚度为15-20μm。
优选地，所述微弧氧化电解液包括以下浓度的组份：磷酸盐7g/L、硅酸盐22g/L、氯化钠0.5g/L、硼砂0.4g/L、硅酸乙酯2.5g/L、乙二胺四乙酸0.08g/L、聚乙二醇0.2g/L，所述微弧氧化电解液的pH值为10。
优选地，所述钛合金连接件由含有以下重量百分比元素的钛合金材料经机械加工而成：铝2-5％、铬5-7％、钒1.5-4％、铌1-3％、锆2-3％，余量为钛和不可避免的杂质，其中杂质的重量百分比为：铁≤0.4％、碳≤0.1％、氧≤0.2％、氮≤0.02％、氢≤0.02％。
本发明的有益效果是：
1、本发明中具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件在无润滑条件下，与有润滑的钛合金连接件时的摩擦系数基本相同，当涂层厚度达到15-20μm时，其微观硬度可达到3000MPa，因而具有优异的耐磨性。本发明钛合金连接件表面氧化膜颜色均匀，致密性高，与钛合金连接件结合力强。
2、本发明中连接件用钛合金材料具有优异的综合性能，具有高强度、高塑性，自身耐磨性强，该钛合金在经过常规热处理后的室温拉伸性能大于1250MPa，抗拉强度大于1300MPa，延伸率在13-16％之间。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，该钛合金连接件通过微弧氧化法制备一层耐磨润滑涂层；
上述钛合金连接件由含有以下重量百分比元素的钛合金材料经机械加工而成：铝3.5％、铬6％、钒3％、铌2％、锆2.5％，余量为钛和不可避免的杂质，其中杂质的重量百分比为：铁≤0.4％、碳≤0.1％、氧≤0.2％、氮≤0.02％、氢≤0.02％；
制备耐磨润滑涂层的具体工艺为：将钛合金连接件研磨或脱脂后进行酸洗，再置于微弧氧化电解液中微弧氧化，该微弧氧化电解液包括以下浓度的组份：磷酸钠7g/L、硅酸钠22g/L、氯化钠0.5g/L、硼砂0.4g/L、硅酸乙酯2.5g/L、乙二胺四乙酸0.08g/L、聚乙二醇0.2g/L，该微弧氧化电解液的pH值为10；微弧氧化的工艺条件为：反应时间为15min，电解液温度为15℃，电流密度为5A/dm2，电压为280V；经微弧氧化后所得氧化膜的的厚度为20μm，然后经水洗后烘干，即得。
实施例2：
一种具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，该钛合金连接件通过微弧氧化法制备一层耐磨润滑涂层；
上述钛合金连接件由含有以下重量百分比元素的钛合金材料经机械加工而成：铝3％、铬5％、钒3％、铌3％、锆2％，余量为钛和不可避免的杂质，其中杂质的重量百分比为：铁≤0.4％、碳≤0.1％、氧≤0.2％、氮≤0.02％、氢≤0.02％；
制备耐磨润滑涂层的具体工艺为：将钛合金连接件研磨或脱脂后进行酸洗，再置于微弧氧化电解液中微弧氧化，该微弧氧化电解液包括以下浓度的组份：磷酸钠10g/L、硅酸钠18g/L、氯化钠0.05g/L、硼砂1g/L、硅酸乙酯2.5g/L、乙二胺四乙酸0.15g/L、聚乙二醇0.5g/L，该微弧氧化电解液的pH值为10；微弧氧化的工艺条件为：反应时间为25min，电解液温度为10℃，电流密度为5A/dm2，电压为300V；经微弧氧化后所得氧化膜的的厚度为18μm，然后经水洗后烘干，即得。
实施例3：
一种具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，该钛合金连接件通过微弧氧化法制备一层耐磨润滑涂层；
上述钛合金连接件由含有以下重量百分比元素的钛合金材料经机械加工而成：铝2％、铬7％、钒1.5％、铌2％、锆2.8％，余量为钛和不可避免的杂质，其中杂质的重量百分比为：铁≤0.4％、碳≤0.1％、氧≤0.2％、氮≤0.02％、氢≤0.02％；
制备耐磨润滑涂层的具体工艺为：将钛合金连接件研磨或脱脂后进行酸洗，再置于微弧氧化电解液中微弧氧化，该微弧氧化电解液包括以下浓度的组份：三偏磷酸钠5g/L、硅酸钠25g/L、氯化钠1g/L、硼砂0.6/L、硅酸乙酯1g/L、乙二胺四乙酸0.05g/L、聚乙二醇0.1g/L，该微弧氧化电解液的pH值为9；微弧氧化的工艺条件为：反应时间为15min，电解液温度为15℃，电流密度为8A/dm2，电压为200V；经微弧氧化后所得氧化膜的的厚度为15μm，然后经水洗后烘干，即得。
实施例4：
一种具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，该钛合金连接件通过微弧氧化法制备一层耐磨润滑涂层；
上述钛合金连接件由含有以下重量百分比元素的钛合金材料经机械加工而成：铝5％、铬5.5％、钒4％、铌1％、锆3％，余量为钛和不可避免的杂质，其中杂质的重量百分比为：铁≤0.4％、碳≤0.1％、氧≤0.2％、氮≤0.02％、氢≤0.02％；
制备耐磨润滑涂层的具体工艺为：将钛合金连接件研磨或脱脂后进行酸洗，再置于微弧氧化电解液中微弧氧化，该微弧氧化电解液包括以下浓度的组份：三聚磷酸钠8g/L、硅酸钾15g/L、氯化钠1g/L、硼砂0.05g/L、硅酸乙酯3g/L、乙二胺四乙酸0.2g/L、聚乙二醇0.1g/L，该微弧氧化电解液的pH值为11；微弧氧化的工艺条件为：反应时间为5min，电解液温度为25℃，电流密度为3A/dm2，电压为400V；经微弧氧化后所得氧化膜的的厚度为20μm，然后经水洗后烘干，即得。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，其特征在于，所述钛合金连接件通过微弧氧化法制备一层耐磨润滑涂层，具体工艺为：将经过前处理的钛合金连接件置于微弧氧化电解液中微弧氧化，然后经水洗后烘干，即得；所述微弧氧化电解液包括以下浓度的组份：磷酸盐5-10g/L、硅酸盐15-25g/L、氯化钠0.05-1g/L、硼砂0.05-1g/L、硅酸乙酯1-3g/L、乙二胺四乙酸0.05-0.2g/L、聚乙二醇0.1-0.5g/L，所述微弧氧化电解液的pH值为9-11。
2.根据权利要求1所述的具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，其特征在于，所述微弧氧化的工艺条件为：反应时间为5-25min，电解液温度为10-25℃，电流密度为3-8A/dm2，电压为200-400V。
3.根据权利要求1所述的具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，其特征在于，所述磷酸盐的磷酸钠、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种，所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾。
4.根据权利要求1所述的具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，其特征在于，所述前处理具体为：将钛合金连接件研磨或脱脂后进行酸洗。
5.根据权利要求1所述的具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，其特征在于，经微弧氧化后所得氧化膜的的厚度为15-20μm。
6.根据权利要求1所述的具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，其特征在于，所述微弧氧化电解液包括以下浓度的组份：磷酸盐7g/L、硅酸盐22g/L、氯化钠0.5g/L、硼砂0.4g/L、硅酸乙酯2.5g/L、乙二胺四乙酸0.08g/L、聚乙二醇0.2g/L，所述弧氧化电解液的pH值为10。
7.根据权利要求1所述的具有耐磨润滑涂层的钛合金连接件，其特征在于，所述钛合金连接件由含有以下重量百分比元素的钛合金材料经机械加工而成：铝2-5％、铬5-7％、钒1.5-4％、铌1-3％、锆2-3％，余量为钛和不可避免的杂质，其中杂质的重量百分比为：铁≤0.4％、碳≤0.1％、氧≤0.2％、氮≤0.02％、氢≤0.02％。
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