CN202556817U - 复合铟层表面织构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了复合铟层表面织构,所述的复合铟层表面织构设有两层结构，一层结构为在机械零件表面形成与具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层，一层结构为与铟复合材料层形成一体且具有促进形成润滑油吸附膜的铟材料层，铟材料层在铟复合材料层上层。
Description
技术领域
本实用新型涉及复合铟层表面织构。
背景技术
摩擦磨损是机械和汽车等产品失效的主要原因之一，大约80%的机械零部件失效是由于各种形式的磨损引起的，由于机械零部件失效带来经济损失达到几十亿元。国内外学者和申请者已有的研究表明,不同的表面织构具有减少摩擦磨损效果, 表面织构改善了摩擦副的摩擦学性能。
表面织构,是指在相互连接接触机械零件的摩擦副表面通过一定的加工技术加工出具有一定尺寸和排列的凹坑、凹痕等微织构图案点阵。
申请者经过多年深入研究，发现机械零件表面发生相对运动过程中，尤其在存在微动磨损的机械零件接触表面，复合铟层表面织构所起的储油、浸润性与及时形成润滑油膜与动压润滑的作用机理、对改善其接触表面的摩擦因数和摩擦力与滑动周期的作用机理，与大都数国内外学者已见报导表面织构的性能有很大不同。因此，复合铟层表面织构具有重要的应用价值和实用意义。
文献检索和专利检索结果表明，目前国内还没有复合铟层材料的相关表面织构的专利文献报导。
发明内容
本实用新型的任务是提供一种复合铟层表面织构，本实用新型的任务是通过如下技术方案来实现的:本实用新型的复合铟层表面织构设有两层结构，一层结构为在机械零件表面形成具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层，一层结构为与铟复合材料层形成一体且具有促进形成润滑油吸附膜的铟材料层，铟材料层在铟复合材料层上层。
所述的铟复合材料层是以机械零件的表面为基底金属，在基底金属上，将铟材料通过加热扩散进入基底金属形成具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层，或通过离子注入基底金属形成具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层。
与现有技术比较，本实用新型的复合铟层表面织构的相关技术有重大改进：① 结构和材质两个方面重大改进：每个织构单元由两层不同的材料--浸润性良好的铟材料层和铟复合材料层形成一体不分离，两层材料的材质不同，铟复合材料层的材质是通过加热扩散进入基底金属或通过离子注入基底金属方式形成的，是通过表面改性形成新的铟复合材料层，因此织构单元的结构和材质两方面都已发生重大改进；② 织构单元的形成油膜润滑原理重大改进：表面织构单元(微小的凹坑)具有储油的性能，当复合铟层表面织构的表面织构单元充满润滑油时，织构单元的表面铟材料层良好的浸润性能促进及时形成润滑油膜，促进及时补充储油，提升了润滑性能；当复合铟层表面织构的表面织构单元部分充满润滑油(润滑油未充满)，表面铟材料层良好的浸润性能，与零件表面的铟材料层或(铟材料层磨损后的) 铟复合材料层的浸润性能、物理化学吸附性能配合作用，由于表面织构单元的深度≤50μm，促进及时形成润滑油膜，明显提升了润滑性能，尤其是铟复合材料层的浸润性、吸附性能与织构单元表面的铟材料层良好的浸润性、吸附性能配合作用形成润滑油膜，与普通表面织构的工作原理有实质性不同；③ 形成动压润滑的重大改进：表面织构单元的表面铟材料层的浸润性好，与零件表面的铟材料层或(铟材料层磨损后的) 铟复合材料层的浸润性能、吸附性能配合作用，促进形成动压润滑,避免机械零件的直接接触从而降低磨损；尤其是铟复合材料层的浸润性、吸附性能与织构单元表面的铟材料层良好的浸润性、吸附性能配合作用形成动压润滑，与普通表面织构的工作原理有实质性不同；④ 机械零件不同磨损阶段的储油和润滑协同性方面重大改进：机械零件处于跑合磨损阶段(早期磨损阶段)，复合铟层表面织构的表面铟材料层浸润性良好促进织构单元及时提供润滑作用，并及时补充储油；当机械零件由于使用过程逐渐摩擦磨损，铟材料层逐渐磨损减少，机械零件表面的材质为逐渐变为铟复合材料层，表面织构单元的表面仍为铟材料层，其良好浸润性、吸附性能与铟复合材料层配合作用，及时形成润滑油膜、润滑作用，机械零件不同磨损阶段的储油和润滑协同性方面明显提升，长期有效减少机械零件的摩擦磨损；⑤ 复合的润滑形式：机械零件的相对运动过程中，铟材料层具有自润滑性能，与润滑油润滑、织构单元的储油和润滑一起形成复合的润滑形式，提升了润滑性能；结合表面织构单元的形状、大小、深度、表面织构单元的间距和分布密度尺寸进行优化设计，具有明显改善机械零件接触表面的摩擦学性能；⑥ 吸振减摩：铟材料层能吸收部分振动、对存在微动磨损的机械零件具有吸收部分振动、铟材料层良好的自润滑性能减少存在微动磨损的机械零件接触表面因存在润滑不充分时的摩擦磨损有重要应用价值，复合铟层表面织构对存在微动磨损的机械零件接触表面具有独特的减少摩擦磨损效果功效持久，因此，复合铟层表面织构具有重要的应用价值和实用意义。
本实用新型的有益效果是，能促进形成油膜润滑、促进形成动压润滑、形成复合的润滑形式，能长期有效减少机械零件接触表面的摩擦磨损，尤其是减少微动磨损效果且功效持久，使用方便，结构简单，适用性强，且应用成本适宜，适合批量生产的特点。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的复合铟层表面织构的放大的局部剖视图。
图2为本实用新型实施例1的圆形的表面织构单元的形状结构示意图。
图3为本实用新型实施例2的表面织构单元的形状结构示意图。
图中数字表示
1--铟材料层，2--铟复合材料层，3—圆形的表面织构单元，
4—椭圆形的表面织构单元。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型的的复合铟层表面织构设有两层结构，一层结构为在机械零件表面形成具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层，一层结构为与铟复合材料层形成一体且具有促进形成润滑油吸附膜的铟材料层，铟材料层在铟复合材料层上层。
所述的铟复合材料层是以机械零件的表面为基底金属，在基底金属上，将铟材料通过加热扩散进入基底金属形成具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层，或通过离子注入基底金属形成具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层。
基底金属是铟材料可通过加热扩散进入的金属材料，如:AlSn40,AlSn20,SnSb8Cu4, SnSb11Cu6等，或铟材料可通过离子注入的金属材料如40Cr等，都可以是基底金属。
所述的复合铟层表面织构的表面织构单元可以是圆形、椭圆形或其它形状表面织构单元，表面织构单元的间距大小和分布密度根据机械零件受到作用力大小及运动速度快慢进行优化设计调整，各表面织构单元尺寸：最大长度≤400μm,最大宽度≤400μm，最大深度≤50μm。
所述的具有促进形成润滑油吸附膜的铟材料层可以是Pb-Sn-Cu-In等铟材料层。
实施例1
图1为本实施例1的复合铟层表面织构的放大的局部剖视图，图2为实施例1的圆形的表面织构单元的形状结构示意图。
本实用新型的复合铟层表面织构特征在于：用一种高锡铝且含铜量低的轴承合金材料通过机械加工方法制成机械零件，以零件的相互接触表面作为基底金属，在基底金属上，进行清洁、除油、除锈、清洗吹干后，涂镀一层工业纯铟材料，通过加热至170℃～200℃并保温2～3小时，铟材料扩散进入基底金属形成新的具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层2；冷却至室温，去除残余的铟材料，进行清洁、清洗，热风吹干后，在具有铟复合材料层2的机械零件表面加工圆形的表面织构单元3，表面织构单元的最大直径≤350μm， 最大深度≤40μm,各表面织构单元的底部呈圆弧形或近似圆弧形,如图1和图2所示实施例；每列的圆形表面织构单元3分布为靠近机械零件中间的表面织构单元分布较稀疏、靠近机械零件旁边的表面织构单元分布较密；表面织构单元呈现以列为单位阵列分布；零件表面的表面织构的分布密度：0.12；进行清洁、除油、清洗、风吹干后，再镀上一层具有促进形成润滑油吸附膜的Pb-Sn-Cu-In铟材料层1，应注意电镀工艺的品质管控，保证铟材料层1与铟复合材料层2成为一体不分离，进行清洗、风吹干，形成复合铟层表面织构。复合铟层表面织构由许多表面织构单元组成，各表面织构单元设有两层结构，一层结构为在机械零件表面形成具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层，一层结构为与铟复合材料层形成一体且具有促进形成润滑油吸附膜的铟材料层，铟材料层在铟复合材料层上层。
当机械零件的接触表面发生相对运动，复合铟层表面织构具有良好耐蚀性、耐磨性和自润滑性，形成储油作用、形成良好的润滑油膜和形成动压润滑，改善其接触表面的表面摩擦因数，实现良好的减少摩擦磨损效果；应用于存在微动磨损的机械零件，具有独特的减少摩擦磨损效果功效持久。
实施例2
图1为本实用新型实施例1的复合铟层表面织构的放大的局部剖视图，图3为本实用新型实施例2的的织构单元的形状结构示意图。
本实用新型的复合铟层表面织构特征在于：用一种银铅含量高的轴承合金材料通过机械加工方法制成机械零件, 以零件的相互接触表面作为基底金属，在基底金属上，清洁、除油、除锈、清洗吹干后，涂镀一层工业纯铟材料，通过加热至175℃～200℃并保温2～3小时，铟材料扩散进入基底金属形成新的具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层2；冷却至室温，进行清洁、清洗，热风吹干后，在具有铟复合材料层2的机械零件表面加工圆形的表面织构单元3与椭圆形的表面织构单元4，如图3所示实施例，表面织构形状的排列分布为靠近机械零件中间为圆形表面织构单元3且分布稀疏，靠近零件两侧依次为每4排椭圆形表面织构单元4、每4排圆形表面织构单元3交替进行，靠近机械零件两侧的表面织构单元分布较密,机械零件表面的表面织构的分布密度：0.15；各表面织构单元尺寸：最大长度≤400μm,最大宽度≤300μm，最大深度≤40μm；椭圆形的表面织构单元4底部呈圆弧形，圆形的表面织构单元3底部呈圆弧形；进行清洁、除油、清洗、吹干后，再镀上一层具有促进形成润滑油吸附膜的Pb-Sn-Cu-In铟材料层1，应注意电镀工艺的品质管控，保证铟材料层1与铟复合材料层2成为一体不分离，进行清洗、吹干，形成复合铟层表面织构。复合铟层表面织构由许多表面织构单元组成，各表面织构单元设有两层结构，一层结构为在机械零件表面形成具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层，一层结构为与铟复合材料层形成一体且具有促进形成润滑油吸附膜的铟材料层，铟材料层在铟复合材料层上层。
复合铟层表面织构的每个织构单元由浸润性良好的铟材料层和铟复合材料层构成，改进了织构单元的结构和材质；每个表面织构单元的两层材质的浸润性不同、物理化学吸附性能不同，因而在机械零件相对运动过程的表面织构单元形成润滑油润滑的热机耦合、热流耦合润滑、减少摩擦磨损的原理不同；铟材料层有良好的耐蚀性和耐磨性还具有很强的自润滑性，与润滑油润滑、织构单元的储油润滑一起，形成复合润滑；铟材料层能吸收部分振动，对存在微动磨损的机械零件具有吸收部分振动、减少摩擦磨损重要应用价值，对存在微动磨损的机械零件接触表面具有独特的减少摩擦磨损效果功效持久。
Claims (4)
1.复合铟层表面织构, 其特征在于: 所述的复合铟层表面织构设有两层结构，一层结构为在机械零件表面形成与具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层，一层结构为与铟复合材料层形成一体且具有促进形成润滑油吸附膜的铟材料层，铟材料层在铟复合材料层上层。
2.根据权利要求1所述的复合铟层表面织构,其特征在于: 所述的铟复合材料层是以机械零件的表面为基底金属，在基底金属上，将铟材料通过加热扩散进入基底金属形成具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层，或通过离子注入基底金属形成具有促进形成润滑油吸附膜的铟复合材料层。
3.根据权利要求1所述的复合铟层表面织构,其特征在于: 所述的复合铟层表面织构的表面织构单元是圆形或椭圆形或其它形状表面织构单元，各表面织构单元尺寸：最大长度≤400μm,最大宽度≤400μm，最大深度≤50μm。
4.根据权利要求1所述的复合铟层表面织构,其特征在于:所述的具有促进形成润滑油吸附膜的铟材料层是Pb-Sn-Cu-In铟材料层。
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| CN104228149A (zh) * | 2014-09-20 | 2014-12-24 | 福建船政交通职业学院 | 铟镁复合球微晶复合层表面织构 |
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| CN104228149B (zh) * | 2014-09-20 | 2015-12-09 | 福建船政交通职业学院 | 铟镁复合球微晶复合层表面织构 |
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