CN1403633A - 自润滑表面复合材料超声波制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种自润滑表面复合材料超声波制备工艺属于复合材料领域。本发明具体如下：将固体润滑剂制成纳米颗粒；用超声波将溶液搅拌均匀，液体润滑剂直接放入超声波中搅拌；最后用超声波的方法将固体润滑剂或液体润滑剂填充到铝阳极氧化膜的微孔中制备自润滑表面复合材料。本发明能有效的提高材料的摩擦系数，未经过自润滑处理的试样摩擦系数为0.5－0.7，经过本发明处理过的试样摩擦系数只有0.25－0.4左右，提高铝质材料的摩擦学性能，同其它的自润滑处理技术相比，本发明具有适用范围广、操作简便的特点，不仅适用于填充固体润滑剂，同样适用于液态的润滑剂，而且本发明对工件的要求低，能有效的填充工件的内壁以及复杂工件。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种复合材料制备工艺，特别是一种自润滑表面复合材料超声波制备工艺，属于复合材料领域。
背景技术
铝阳极氧化膜的微观多孔性近来引起了广泛的关注，在其微孔中填充不同物质可以制备具有各种表面性能的新型表面复合材料，自润滑表面复合材料就是其中一种具有广泛发展前景的表面复合材料。在铝阳极氧化膜的微孔中填入自润滑物质是制备自润滑表面复合材料的关键。由于氧化膜的微孔直径很小，一般只有十几个纳米至几十个纳米，因此填充工艺一直是制备自润滑表面复合材料的一个难点。经文献检索发现，薛群基等人在《表面工程》，1997：35(2)P7撰文“铝质材料的摩擦学表面改性”，该文提出现已经开发出的自润滑阳极氧化铝的处理工艺主要有以下几种：a.润滑油脂含浸法，这种方法可以细分为热含浸法和真空含浸法两种，工艺简便，适用于填充液态的润滑油脂。但对于固体润滑剂，由于其在溶液中的颗粒比较大，采用这种方法不能使其填充到氧化膜的微孔中。b.特氟拉姆加工法，这是一种在多孔膜中挤压浸渍PTFE的技术。但是：1、由于采用挤压的方法，使得工件容易变形，特别是一些较小的工件；2、该法对工件的外表面填充效果很好，但对于工件内壁以及一些复杂工件的填充并无显著效果。C.电泳沉积法，这种方法是利用含固体润滑剂粉粒的分散液在电场作用下的电泳特性，使固体润滑剂粉粒在作为电极的多孔质阳极氧化铝表面沉积成膜的技术。但试验发现：由于固体润滑剂粉粒粒径一般都远比阳极氧化层微细孔的孔径大，所以润滑性物质实际上很难进入到多孔质阳极氧化层中。d.原位合成法，这种方法包括二液交互浸渍反应合成法和电解合成法。其中，比较引人注目并且已经显示出良好发展前景的是八十年代问世的电解合成法，这是一种在特定的溶液中，通过二次或三次电解，利用电极反应在阳极氧化层的微细孔中原位合成润滑性物质的方法。但是，这种技术在性能上也还存在着一些问题。而且以上方法均具有填充润滑剂的局限性。
发明内容和具体实施方式
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种自润滑表面复合材料超声波制备工艺，使其适用于自润滑表面复合材料的各种润滑剂，有效提高材料的摩擦系数，可以大大降低成本，而且操作简便、应用范围广。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明具体如下：
(1)将固体润滑剂制成纳米颗粒；
(2)用超声波将溶液搅拌均匀，液体润滑剂直接放入超声波中搅拌；
(3)最后用超声波的方法将固体润滑剂或液体润滑剂填充到铝阳极氧化膜
的微孔中制备自润滑表面复合材料。
以下对本发明作进一步的描述：
(1)采用的固体润滑剂制备纳米固体润滑剂微粒；
(2)将制备好的纳米固体润滑剂微粒配置悬浊液放入超声波中搅拌，时间为10-60min，搅拌后的悬浊液均匀、浑浊，为了悬浊液稳定更长时间，在悬浊液中加入表面活性剂，对于PTFE乳液以及油脂润滑剂这类液体润滑剂则无须制备纳米颗粒，直接放入超声波中搅拌即可；
(3)超声波浸渍，将试样放入制备好的悬浊液中，放入超声波中浸渍，时间为5s-30min，本发明采用的超声波主要起两方面的作用：一方面，超声波可将固体润滑剂的粉粒填充到氧化膜的微孔中，另一方面，超声波的震荡作用也会将氧化膜的微孔扩大，因此，超声浸渍的时间不宜过长，否则会破坏氧化膜的结构；
(4)将超声浸渍后的试样放入烘箱中烘干，即得到自润滑表面复合材料。
本发明固体润滑剂为：MoS2、固体PTFE、WS2、CaF2、BaF2、Pb2O3、氧化碲、石墨。
液体润滑液：PTFE乳液以及油脂润滑剂。
表面活性剂为非离子型表面活性剂曲拉酮或聚乙二醇脂肪酸或脂肪酸单甘油酯，表面活性剂的浓度范围为：0.01％-5％。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明采用超声波浸渍的方法将具有自润滑性能的固体润滑剂颗粒填充到铝的阳极氧化膜的微孔中，能有效的提高材料的摩擦系数，未经过自润滑处理的试样摩擦系数为0.5-0.7，经过本发明处理过的试样摩擦系数只有0.25-0.4左右，提高了铝质材料的摩擦学性能，同其它的自润滑处理技术相比，本发明具有适用范围广、操作简便的特点，不仅适用于填充固体润滑剂MoS2、PTFE等，同样适用于液态的润滑剂，如PTFE乳液等；而且本发明对工件的要求低，能有效的填充工件的内壁以及复杂工件。
结合本发明的内容提供以下实施例：
实施例1：用球磨机制备MoS2纳米颗粒，并加入0.01％的表面活性剂曲拉酮配制成悬浊液放入超声波中搅拌10min。将阳极氧化过的铝试样放入悬浊液中，超声浸渍30min后烘干。所得试样经过摩擦磨损试验测得摩擦系数为0.33。
实施例2：用球磨机制备MoS2纳米颗粒，表面活性剂曲拉酮的浓度为0.5％，超声波搅拌的时间是30min，超声浸渍的时间是5min。所得试样经过摩擦磨损试验测得的摩擦系数是0.25。
实施例3：用球磨机制备MoS2纳米颗粒，表面活性剂曲拉酮的浓度为5％，超声波搅拌的时间是60min，超声浸渍的时间是5s。所得试样经过摩擦磨损试验测得的摩擦系数为0.3。
实施例4：直接将PTFE乳液放入超声波中搅拌30min，然后将试样放入PTFE乳液中超声浸渍10min。所得试样经摩擦磨损试验测得的摩擦系数是0.27。
Claims (5)
1、一种表面复合材料超声波制备工艺，其特征在于具体如下：
(1)将固体润滑剂制成纳米颗粒；
(2)用超声波将溶液搅拌均匀，液体润滑剂直接放入超声波中搅拌；
(3)最后用超声波的方法将固体润滑剂或液体润滑剂填充到铝阳极氧化膜的微孔中制备表面复合材料。
2、根据权利要求1所述的这种自润滑表面复合材料超声波制备工艺，其特征是固体润滑剂为：MoS2、固体PTFE、WS2、CaF2、BaF2、Pb2O3、氧化碲、石墨。
3、根据权利要求1所述的这种自润滑表面复合材料超声波制备工艺，其特征是液体润滑液：PTFE乳液以及油脂润滑剂。
4、根据权利要求1所述的这种自润滑表面复合材料超声波制备工艺，其特征是对本发明作进一步的描述：
(1)采用的固体润滑剂制备纳米固体润滑剂微粒；
(2)将制备好的纳米固体润滑剂微粒配置悬浊液放入超声波中搅拌，时间为10-60min，搅拌后的悬浊液均匀、浑浊，为了悬浊液稳定更长时间，在悬浊液中加入表面活性剂，对于PTFE乳液以及油脂润滑剂这类液体润滑剂则直接放入超声波中搅拌；
(3)超声波浸渍，将试样放入制备好的悬浊液中，放入超声波中浸渍，时间为5s-30min；
(4)将超声浸渍后的试样放入烘箱中烘干，即得到自润滑表面复合材料。
5、根据权利要求4所述的这种自润滑表面复合材料超声波制备工艺，其特征是表面活性剂为非离子型表面活性剂曲拉酮或聚乙二醇脂肪酸或脂肪酸单甘油酯，表面活性剂的浓度范围为：0.01％-5％。
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