CN1168851C - 钛合金紧固件表面强化及润滑处理 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛合金紧固件表面强化及润滑处理，包括表面液态化学硼化和涂覆二硫化钼固体膜润滑剂。硼化处理步骤：钛合金紧固件表面除油和酸洗；配料倒入钛槽加热溶解；将紧固件放入钛槽中加温70～100℃，20～30分钟取出；冷热水冲洗，吹干。涂二硫化钼润滑剂步骤：二硫化钼粉末烘干除湿；按重量百分比配料，在不锈钢杯搅拌均匀；硼化后的紧固件用提篮，放入不锈钢杯中浸涂润滑剂，提出甩掉多余润滑液，风干；摆放在钢丝网台架上，室温固化12～24小时；放入鼓风烘干箱中加温固化。本发明的优点是适用于小尺寸、大批量的钛合金紧固件表面强化及润滑处理。

Description

钛合金紧固件表面强化及润滑处理

技术领域

本发明涉及一种钛合金紧固件表面强化及润滑处理，属于金属表面的固体渗入类。

背景技术

现有的钛合金紧固件表面强化，如我国专利《钛合金的离子轰击时效兼表面强化方法》(申请号：99126286，申请日：1999年12月24日，申请人：清华大学)，它是首先将钛合金进行固溶处理，再置于离子轰击炉中，对轰击炉抽真空，通入反应气体，反应气体为氨气或氨气+丙酮蒸汽，加轰击电压进行离子轰击时效，并渗入氮或氮碳即为本发明的时效兼表面强化的钛合金。其不足之处是由于在离子轰击炉中，并渗入氮或氮碳对钛合金表面强化，因此设备复杂，不适用于小尺寸、大批量的钛合金紧固件，如螺栓、螺钉或螺母的表面强化。

发明内容

本发明的目的是提出了一种消除钛合金紧固件螺纹表面粘结的，具有质地坚韧、耐磨、耐挤压的钛合金紧固件表面强化及润滑处理。

本发明的目的是这样实现的：它是在钛合金紧固件，如螺栓、螺钉或螺母加工完成后，首先进行液态化学硼化处理，使其表面形成一层质地坚韧、耐磨、耐挤压的，且带有微孔的黑褐色硼化钛薄膜(即强化膜)。然后，在强化膜表面涂覆一层二硫化钼固体膜润滑剂。

钛合金紧固件表面强化及润滑处理，包括表面液态化学硼化处理和表面涂覆二硫化钼固体膜润滑剂。

本发明的优点是由于将钛合金紧固件，如螺栓、螺钉或螺母放在钛筐中经钛槽中的溶液化学作用强化表面，因而设备简单，且适用于小尺寸、大批量的钛合金紧固件表面强化。

具体实施方式

本发明的钛合金紧固件表面强化及润滑处理包括两部分：一是表面液态化学硼化处理；二是表面涂覆二硫化钼固体膜润滑剂。

表面液态化学硼化处理的配料程序如下：

步骤一：将钛合金紧固件装入用钛网制成的钛筐内，经表面除油、酸洗后，泡在清水中备用，酸洗时间极短，以防止钛合金紧固件螺纹过腐蚀。

步骤二：按下列重量百分比配料：4.8～5.0份氟硼酸钾KBF₄；4.8～5.0份氯化钡BaCl₂；2.3～2.5份硝酸铵NH₄NO₃；余量为蒸馏水。将上述配料按下列程序分别倒入钛槽内：

A.先倒入蒸馏水，加热60～70℃；

B.倒入硝酸铵，溶化后；

C.再倒入氯化钡，溶化后；

D.再倒入氟硼酸钾，经充分搅拌，待配料完全溶解。

步骤三：待槽液温度加热到70～90℃左右时，再将装有钛合金紧固件的钛筐吊入钛槽的溶液中，加热到70～100℃之间，保温20～30分钟，其间将钛合金紧固件搅拌一至二次，钛合金紧固件表面即出现均匀的黑褐色强化膜，提出钛筐。

步骤四：将提出钛筐的钛合金紧固件立即用70～90℃的热水冲洗，去除钛合金紧固件表面的白色沉淀物，再用冷水冲洗干净，然后用热风机吹干，放置于干燥处，即完成钛合金紧固件表面硼化处理，也就是强化处理。对于处理完的钛合金紧固件要防止表面沾染油污和尘埃。

表面涂覆二硫化钼固体膜润滑剂的配料程序如下：

步骤一：将二硫化钼粉末置于烘箱中，在60～80℃的温度下烘干1～2小时，取出后置于干燥容器中储存备用。

步骤二：按下列重量百分比配料：7.9～8.1份二硫化钼粉末；4.7～4.9份环氧树脂；1.6～1.8份邻苯二甲酸酐；0.9～1.1邻苯二甲酸二丁脂；余量为丙酮。配料程序如下：

A.在烧杯中将二硫化钼粉末用适量丙酮调成糊状，简称a杯；

B.在烧杯中将环氧树脂用适量丙酮稀释，简称b杯；

C.在另一个烧杯中把邻苯二甲酸酐用丙酮溶解，简称c杯；

D.将邻苯二甲酸二丁酯倒入用适量丙酮稀释的环氧树脂烧杯中搅拌均匀；

E.将b杯和c杯中的溶液倒入a杯中，并用剩余丙酮清洗b杯和c杯，再倒入a杯。上述溶液在a杯中充分搅拌成无颗粒状、无气泡、均匀的二硫化钼固体膜润滑剂混合液，盖上容器盖，防止丙酮挥发，备用。

步骤三：将硼化处理后的钛合金紧固件置于用不锈钢网制成的提篮中，再放入上述搅拌均匀的二硫化钼润滑液的容器里，待抖动均匀后，提出提篮，甩掉多余的润滑液，再用热风机吹除钛合金紧固件的剩余丙酮，约三分钟丙酮即可挥发完，钛合金紧固件的表面即可均匀地附着上一层黑色二硫化钼润滑膜。

步骤四：将涂过二硫化钼润滑剂的钛合金紧固件均匀摆放在不锈钢丝网编成的台架上，经室温固化12～24小时。

步骤五：将钛合金紧固件装入用不锈钢丝网编成的筐中，再放入鼓风烘干箱中加温固化，加温到80℃左右，保温约30分钟，再加温到150℃左右，保温约30分钟，再加温到200℃左右，保温约120分钟，固化结束，即完成钛合金紧固件涂覆二硫化钼固体膜润滑剂的全过程。

本发明的钛合金紧固件表面强化及润滑处理可使钛合金紧固件表面既具有强的防腐性能，又提高了钛合金紧固件表面的硬度和耐磨性，降低了表面摩擦系数。经过表面硼化和涂二硫化钼固体膜润滑剂的钛合金试验件在高速环块式摩擦磨损试验机上，做磨损寿命试验，在正压力为1000牛，线速度为0.514米/秒(相当于200转/分)的条件下，磨损寿命达到30分钟。动摩擦系数为0.14～0.18。

本发明适用于航天、航空钛合金紧固件螺纹的强化及润滑，以提高钛合金紧固件螺纹表面的耐磨性，消除螺纹粘结问题。本发明也可用于其它钛合金零部件耐磨表面的强化和润滑。

本发明用冷镦锻成形工艺制造的M5钛合金螺栓和自锁螺母，按照本发明进行表面硼化和涂二硫化钼固体膜润滑剂后做拧入拧出自锁力矩试验，达到30个拧入拧出循环次数，螺纹仍不粘连和卡死，自锁力矩仍满足技术要求。

Claims (3)

1.一种钛合金紧固件表面强化及润滑处理，包括表面液态化学硼化处理和表面涂覆二硫化钼固体膜润滑剂，其特征在于：

表面液态化学硼化处理步骤如下：

步骤一：将钛合金紧固件装入用钛网制成的钛筐内，经表面除油、酸洗后，泡在清水中备用；

步骤二：按下列重量百分比配料：4.8～5.0份氟硼酸钾KBF₄；4.8～5.0份氯化钡BaCl₂；2.3～2.5份硝酸铵NH₄NO₃；余量为蒸馏水；

步骤三：待槽液温度加热到70～90℃时，再将装有钛合金紧固件的钛筐吊入钛槽的溶液中，加热到70～100℃，保温20～30分钟，其间将钛合金紧固件搅拌一至二次，钛合金紧固件表面即出现均匀的黑褐色强化膜，提出钛筐；

步骤四：将提出钛筐的钛合金紧固件用70～90℃的热水冲洗，去除钛合金紧固件表面的白色沉淀物，再用冷水冲洗干净，然后用热风机吹干，放置于干燥处；

表面涂覆二硫化钼固体膜润滑剂步骤如下：

步骤一：将二硫化钼粉末置于烘箱中，在60～80℃的温度下烘干1～2小时，取出后置于干燥容器中储存备用；

步骤二：按下列重量百分比配料：7.9～8.1份二硫化钼粉末；4.7～4.9份环氧树脂；1.6～1.8份邻苯二甲酸酐；0.9～1.1邻苯二甲酸二丁脂；余量为丙酮；

步骤三：将硼化处理后的钛合金紧固件置于用不锈钢网制成的提篮中，再放入上述搅拌均匀的二硫化钼润滑液的容器里，待抖动均匀后，提出提篮，甩掉多余的润滑液，再用热风机吹除钛合金紧固件的剩余丙酮，约三分钟丙酮即可挥发完，钛合金紧固件的表面即可均匀地附着上一层黑色二硫化钼润滑膜；

步骤四：将涂过二硫化钼润滑剂的钛合金紧固件均匀摆放在不锈钢丝网编成的台架上，经室温固化12～24小时；

步骤五：将钛合金紧固件装入用不锈钢丝网编成的筐中，再放入鼓风烘干箱中加温固化，加温到80℃，保温30分钟，再加温到150℃，保温30分钟，再加温到200℃，保温120分钟，固化结束。

2.根据权利要求1所述的钛合金紧固件表面强化及润滑处理，其特征在于上述表面液态化学硼化处理的配料程序如下：

A.在钛槽内先倒入蒸馏水，加热60～70℃；

B.倒入硝酸铵，溶化后；

C.再倒入氯化钡，溶化后；

D.再倒入氟硼酸钾，经充分搅拌，待配料完全溶解。

3.根据权利要求1所述的钛合金紧固件表面强化及润滑处理，其特征在于上述表面涂覆二硫化钼固体膜润滑剂的配料程序如下：

A.在烧杯中将二硫化钼粉末用适量丙酮调成糊状，简称a杯；

B.在烧杯中将环氧树脂用适量丙酮稀释，简称b杯；

C.在另一个烧杯中把邻苯二甲酸酐用丙酮溶解，简称c杯；

D.将邻苯二甲酸二丁酯倒入用适量丙酮稀释的环氧树脂烧杯中搅拌均匀；

E.将b杯和c杯中的溶液倒入a杯中，并用剩余丙酮清洗b杯和c杯，再倒入a杯。