一种摩擦副激光微织构表面固体润滑处理方法技术

本发明专利技术提供了一种摩擦副激光微织构表面固体润滑处理方法，包括采用激光表面织构化技术在摩擦副表面加工出微凹坑形貌；混合均匀自润滑复合材料中的各组分，烘干后备用；将预处理模具表面微凹坑内采用模具热压固化填充法填充自润滑复合材料；再用热压机进行保压热压固化填充；随后将填充后的摩擦副先在温度250℃中加热20min，之后在99.9％的N2保护下，于温度370‑385℃中加热30min、保温烧结0.5‑1.0h，待冷却后烧结成型；经表面后处理后即可完成。本发明专利技术能够改善微织构自润滑表面的高温滑动摩擦性能，在高温、高压等条件下起到良好的润滑效果，且有效地增强了纳米复合固体润滑剂的承载能力，可在一些复杂苛刻的工况下应用。

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦副激光微织构表面固体润滑处理方法
本专利技术属于摩擦副表面润滑领域，尤其是涉及一种摩擦副激光微织构表面固体润滑处理方法。
技术介绍
滑动摩擦副被广泛运用于各种机械零部件中，其中以滑动轴承运用最为广泛，其在飞机、汽车、波浪发电设备等各个领域都得到了较为广泛的应用。滑动轴承是机械设备中主要用来支撑轴类零件的重要机械部件，因此必然会导致轴瓦表面产生一定的摩擦和磨损。在一般条件下，滑动轴承常用水润滑、油润滑和脂润滑等方式进行润滑。然而，在现代化加工条件下，机器在高温、低温、重载、真空、多尘、辐射等特殊工况下运用地越来越广泛，传统润滑方式所形成的润滑薄膜极易破坏而造成润滑失效。激光表面微织构技术(LST技术)是近年来发展最为迅速的一种表面形貌加工技术，该技术为滑动轴承摩擦副表面提供了一种新型固体润滑方式。激光表面织构技术作为最新发展起来的一种先进的表面织构技术，其因加工效率高、加工精度高、可控性好、绿色无污染等众多优点。其可以加工出常见的圆形凹坑、三角形凹坑、四方形凹坑、直线型槽、V型槽、环型槽等表面织构形貌。申请号201110148420.0的专利提出一种在轴承表面进行激光微造型自润滑处理方法，其先对轴承表面采用微凹腔或微凹槽的激光微加工技术，然后对轴承表面采用自润滑复合材料的成型粘结技术；这种方法可以有效减小轴承表面的摩擦磨损，但是其复合材料中起减摩作用的材料MoS2粉末在370℃以上的高温中会发生氧化反应而失去润滑减摩的效果；申请号为201210109126.3的专利提出了一种齿轮及凸轮表面微嵌入自润滑织构制备方法，但其所使用的模压填料后烧结法的填充效果较差，间接影响了润滑效果。
技术实现思路
针对现有技术中存在高温状态下润滑减摩效果较差、且填充效果较差等不足，本专利技术提供了一种摩擦副激光微织构表面固体润滑处理方法，以提高摩擦副在高温下的润滑效果。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种摩擦副激光微织构表面固体润滑处理方法，包括如下步骤：(1)采用激光表面织构化技术在摩擦副表面加工出微凹坑形貌；(2)混合均匀自润滑复合材料中的各组分，烘干后备用；所述自润滑复合材料包括如下质量百分比的各组分：10-15％聚酰亚胺(PI)、74-80％纳米MoS2、0-10％碳纳米管添加剂(CNTs)、0-5％粘接剂；(3)将模具表面预处理后，用模具热压固化填充法将步骤(2)中所述自润滑复合材料预填充至步骤(1)中所述摩擦副表面的微凹坑；再用热压机加压自润滑复合材料进行保压热压固化填充；(4)将步骤(3)中填充后的摩擦副先在温度250℃中加热20min，随后在99.9％的N2保护下，于温度370-385℃中加热30min、保温烧结0.5-1.0h，待冷却后烧结成型；(5)将步骤(4)中所述烧结成型的摩擦副表面后处理。优选的，步骤(1)中所述在摩擦副表面加工出微凹坑形貌的过程如下：采用YLP-HP-1-100-100-100型光纤激光器对摩擦副表面进行激光表面微织构加工，其中激光波长为1064nm，脉冲宽度为50-500ns，激光功率为20-150W，激光脉冲重复频率为10-100kHz，激光器对单个微凹坑织构的持续时间为0.1-0.5ms，织构密度控制在20-50％。优选的，所述微凹坑的直径为20-200μm，深度为5-80μm。优选的，步骤(2)中所述自润滑复合材料在温度100-130℃下烘干2-3h至干燥。优选的，步骤(2)中所述碳纳米管的质量百分比为6％。优选的，步骤(3)中所述热压机的压力为7.5MPa。本专利技术的有益效果：本专利技术所述的一种摩擦副激光微织构表面固体润滑处理方法，通过将纳米MoS2和碳纳米管加入原有自润滑复合材料中，能够改善微织构自润滑表面的高温滑动摩擦性能，在高温、高压等条件下起到良好的润滑效果，且有效地增强了纳米复合固体润滑剂的承载能力，可在一些复杂苛刻的工况下应用。采用激光微织构技术，可以实现与润滑、成型要求相匹配的微凹槽或凹坑尺寸及其分布；采用激光表面微织构技术和固体润滑相结合后，相比其它不同表面处理的试样，填充复合润滑剂织构表面摩擦系数最低，而且平稳；通过表面固体自润滑处理,减小了成形材料的塑性流动阻力，实现了摩擦状态的优化分布，提高了成品率和成形速度；改变了固体润滑剂传统的喷涂工艺，保护了工作环境，大大节约了润滑剂的使用成本；采用模压与保压热压固化填充法结合的方法向微织构中嵌填固体润滑剂，能充分填充固体润滑材料，填充率可达99.9％，且工艺简便、充填均匀、可靠。附图说明图1为本专利技术经过激光加工的凹坑示意图。图2为微凹坑几何尺寸图。图3为添加纳米MoS2与添加普通固体MoS2的摩擦系数对比图。图4为采用模压法填充后单个微凹坑和整体微凹坑表面填充形貌图。图5为采用保压热压固化填充法填充后单个微凹坑和整体微凹坑表面填充形貌图。图6为模压法和保压热压固化填充法填料后表面粗糙度对比图。图7为模压法和保压热压固化填充法填料后摩擦系数对比图。图8为填充MoS2-PI微织构纳米复合固体润滑表面在不同环境温度下的摩擦系数随时间变化关系曲线图。图9为填充MoS2-PI-CNTs微织构纳米复合固体润滑表面在不同环境温度下的摩擦系数随时间变化关系曲线图。图10为填充不同含量碳纳米管试样摩擦系数变化曲线。图11为摩擦系数随碳纳米管含量变化曲线。图12为试样TS2-1和TS2-3磨损后表面SEM形貌图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。对比例1(1)采用激光表面织构化技术在摩擦副表面加工出微凹坑形貌，具体过程为：采用YLP-HP-1-100-100-100型光纤激光器对摩擦副表面进行激光表面微织构加工，其中激光波长为1064nm，脉冲宽度为50-500ns，激光功率为20-150W，激光脉冲重复频率为10-100kHz，激光器对单个微凹坑织构的持续时间为0.1-0.5ms，织构密度控制在20-50％。(2)混合均匀自润滑复合材料中的各组分，在温度100-130℃下烘干2-3h至干燥后备用；所述自润滑复合材料包括如下质量百分比的各组分：20％聚酰亚胺(PI)和80％MoS2；(3)将模具表面预处理后，用模具热压固化填充法将步骤(2)中所述自润滑复合材料预填充至步骤(1)中所述摩擦副表面的微凹坑；模压法具体加工过程为：将事先配备好的固体润滑剂粉末均匀地涂覆一层在微织构试样表面上，利用压片对固体润滑剂粉末层进行预压紧后在表面上轻轻地放上一平整压片，此时为了防止脱模后润滑剂粘附在压片上，在固体润滑剂粉末层与压片之间放上一张很薄的耐高温不粘纸将两者隔开。然后将试样和压片整体放入到简易模具加压装置中，拧紧螺栓螺母对试样进行正式加压，加压完后将模具放入到预先设定温度为250℃(已达聚酰亚胺的玻璃化温度)的高温炉中，加热20min后取出模具，再次拧紧螺栓螺母进行加压，再将其放入到高温炉中进行加热20min，如此重复进行三次后断开高温炉电源，让试样随高温炉自然冷却至室温，最后开模取出试样并利用金相砂纸轻轻地将试样表面多余的固体润滑剂去除；(4)将步骤(3)中填充后的摩擦副先在温度250℃中加热20min，随后在99.9％的N2保护下，于温度370-385℃中加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦副激光微织构表面固体润滑处理方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用激光表面织构化技术在摩擦副表面加工出微凹坑形貌；(2)混合均匀自润滑复合材料中的各组分，烘干后备用；所述自润滑复合材料包括如下质量百分比的各组分：10‑15％聚酰亚胺(PI)、74‑80％纳米MoS2、0‑10％碳纳米管添加剂(CNTs)、0‑5％粘接剂；(3)将模具表面预处理后，用模具热压固化填充法将步骤(2)中所述自润滑复合材料预填充至步骤(1)中所述摩擦副表面的微凹坑；再用热压机加压自润滑复合材料进行保压热压固化填充；(4)将步骤(3)中填充后的摩擦副先在温度250℃中加热20min，随后在99.9％的N2保护下，于温度370‑385℃中加热30min、保温烧结0.5‑1.0h，待冷却后烧结成型；(5)将步骤(4)中所述烧结成型的摩擦副表面后处理。

【技术特征摘要】
1.一种摩擦副激光微织构表面固体润滑处理方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用激光表面织构化技术在摩擦副表面加工出微凹坑形貌；(2)混合均匀自润滑复合材料中的各组分，烘干后备用，所述自润滑复合材料在温度100-130℃下烘干2-3h至干燥；所述自润滑复合材料包括如下质量百分比的各组分：10-15％聚酰亚胺、74-80％纳米MoS2、0-10％碳纳米管添加剂、0-5％粘接剂；(3)将模具表面预处理后，用模具热压固化填充法将步骤(2)中所述自润滑复合材料预填充至步骤(1)中所述摩擦副表面的微凹坑；再用热压机加压自润滑复合材料进行保压热压固化填充；(4)将步骤(3)中填充后的摩擦副先在温度250℃中加热20min，随后在99.9％的N2保护下，于温度370-385℃中加热30min、保温烧结0.5-1.0h，待冷却后烧结成型；(5)将步骤(4)中所述烧结成型的摩擦副表面后处理。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：何镇盐，解玄，华希俊，刘凯，孙建国，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32