專利名稱：：一種耐磨減摩乳液及其噴涂在軟金屬表面的制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種耐磨減摩乳液，本發(fā)明還涉及一種將所述耐磨減摩乳液噴涂在金屬表面的制備方法，特別涉及一種具有硬度低和良好的退讓性、順應性的軟金屬表面的耐磨減摩涂層制備方法。
背景技術：
：銅、鋁及其合金，以及低碳鋼、低合金鋼等硬度低的金屬或合金材料(軟金屬)由于具有良好的退讓性、順應性，在摩擦配合件間具有很好的磨合性能和減摩性能。故此類軟金屬常與調制或淬火的鋼質零件相配合使用，大量運用于運動摩擦部位，如齒輪泵側板、軸瓦、軸承座孔、缸筒等。但由于這類軟金屬的硬度低，在使用中多因配合件尖角毛刺、進入摩擦部位的硬質物等，極易侵入軟金屬基體、產生劃傷、起槽而使其失效。并且成為這類摩擦部位機件失效的主要形式。提高這些軟金屬部件的耐磨性、延緩其磨損速度對于提升液壓泵的性能和壽命具有重要的意義。
發(fā)明內容本發(fā)明目的在于針對上述存在的問題，提供一種耐磨減摩乳液。本發(fā)明的另一目的是提供一種將耐磨減摩乳液噴涂在軟金屬表面的制備方法，采用該制備方法制備的涂層與軟金屬表面結合牢固、摩擦系數低、耐磨性高。本發(fā)明采用的耐磨減摩乳液，由以下重量百分比的成分組成聚四氟乙烯乳液50-69氧化鉻2.0-5.9磷酸2.5-5.4十二烷基硫酸鈉0.2-0.4蒸餾水20-40。本發(fā)明采用的耐磨減摩乳液，也可以由以下重量百分比的成分組成聚四氟乙烯乳液50-68氧化鉻2.0-5.9磷酸2.5-5.4十二烷基硫酸鈉0.2-0.4耐磨添加劑0.53.0蒸餾水20-40。將上述第一種組分的耐磨減摩乳液噴涂在軟金屬表面的制備方法，包括如下步驟步驟1按照上述組分配制耐磨減摩乳液，將所述的十二烷基硫酸鈉加入聚四氟乙烯乳液中，再將磷酸、氧化鉻和蒸餾水混合后滴入十二烷基硫酸鈉與聚四氟乙烯乳液混合液中，滴入的同時不斷地攪拌，混合均勻待用；步驟2將待噴涂的軟金屬進行表面處理A表面烘干處理軟金屬清洗干凈后，在爐內烘干處理，工藝參數溫度2700C士10°C，時間2小時士0.25小時。B表面噴砂處理烘干后的軟金屬在噴砂室內進行表面處理，噴砂用壓縮空氣工作壓力0.250.6MPa；噴砂介質選用石英砂、剛玉等，粒度80150目；噴砂應均勻，粗糙度RaO.82.5；步驟3噴涂將所述的耐磨減摩乳液噴涂于軟金屬表面，形成耐磨減摩涂層。噴涂時噴槍與軟金屬表面的噴距525cm，噴射壓力0.250.6Mpa，噴涂厚度10100μm，；步驟4干燥將所述涂層軟金屬放入爐內干燥，干燥溫度為室溫到100°C；步驟5燒結將所述干燥后的軟金屬燒結，燒結溫度340380°C，保溫時間2050min；步驟6淬火將所述燒結后的軟金屬放入水中淬火或放置在空氣中淬火。更進一步的改進是，上述步驟1為，配制耐磨減摩乳液，將所述重量組分的十二烷基硫酸鈉、耐磨添加劑(如晶須，特別是β-碳化硅晶須(β-SiCw)、α-Al2O3晶須、鈦酸鉀晶須PTW)加入聚四氟乙烯乳液中，并混合均勻；再將磷酸、氧化鉻和蒸餾水混合后滴入十二烷基硫酸鈉、耐磨添加劑與聚四氟乙烯乳液混合液中，滴入的同時不斷地攪拌，混合均勻待用。通過添加耐磨添加劑，可以進一步增加本發(fā)明的耐磨減摩性能。更進一步的改進是，上述步驟3中所述的涂層厚度較佳為2550μm。更進一步的改進是，上述步驟2中所述的軟金屬為銅、鋁、銅合金、鋁合金、低碳鋼、或低合金鋼中的一種。更進一步的改進是，所述的軟金屬涂覆于鋼制基體上。采用上述技術方案的本發(fā)明耐磨減摩乳液噴涂在軟金屬表面，與軟金屬表面結合牢固，在使用中不剝離、脫落。與鋼材的摩擦系數比鋼質基體更低，有效提高其減摩能力。與基體相比較，可大幅度提高表面的耐磨性，特別是抵抗劃傷、劃擦能力大幅提升，延長基體的使用壽命。涂層厚度合理，兼顧性能和成本。本發(fā)明將通過實施例并參照附圖的方式說明，其中圖1是本發(fā)明耐磨減摩乳液噴涂在軟金屬表面的制備工藝流程。圖2是本發(fā)明制備的樣品B與對比樣品A在5N載荷下磨損的摩擦系數曲線。圖3是樣品A、B經2萬轉磨損后產生磨痕的橫截面形貌。圖4是樣品B與對比樣品A摩擦系數曲線(載荷2N，角速度10.03rpm)。圖5是樣品B與對比樣品A摩擦系數曲線(載荷5N，角速度10.03rpm)。圖6是樣品B與對比樣品A在5N載荷下經歷100000轉磨損的摩擦系數曲線。圖7是樣品B與對比樣品A經10萬轉磨損后產生磨痕的橫截面形貌。圖8是樣品B與對比樣品A摩擦系數曲線(載荷2N，角速度10.03rpm)圖9是樣品B與對比樣品A摩擦系數曲線(載荷5N，角速度10.03rpm)具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。實施例1耐磨減摩乳液1，由以下重量百分比的成分組成聚四氟乙烯乳液50氧化鉻4.2磷酸5.4十二烷基硫酸鈉0.4蒸餾水40如圖1所示，按下述制備步驟將上述耐磨減摩乳液噴涂在軟金屬表面1、零件加工按照圖紙要求加工軟金屬，其需噴涂表面厚度尺寸應減薄出涂層厚度量。2、配制耐磨減摩乳液，將本實施例配比的十二烷基硫酸鈉加入聚四氟乙烯乳液中，再將磷酸、氧化鉻和蒸餾水混合后的混合液滴入十二烷基硫酸鈉與聚四氟乙烯乳液混合液中，滴入的同時不斷地攪拌，混合均勻待用；3、將待噴涂的軟金屬基體進行表面處理A表面烘干處理軟金屬清洗干凈后，在電爐內烘干處理，工藝參數溫度2700C士10°C，時間2小時士0.25小時。通過干燥確?；w及顯微空隙無水份。否則，易產生涂層起泡、空穴等。B表面噴砂處理烘干后的軟金屬在噴砂室內進行表面處理，噴砂所用空壓機壓力可達0.8Mpa,容量IM3以上，無油型。噴砂用壓縮空氣工作壓力0.25-0.6MPa；噴砂介質為石英砂、剛玉等，粒度80-150目；噴砂應均勻，粗糙度RaO.8-2.5；通過噴砂去除待涂面銹跡、氧化物及其他污物；粗化表面以增強涂層與基體的結合能力。4、噴涂將所述的耐磨減摩乳液噴涂于軟金屬表面，噴槍與軟金屬表面的噴距5-25cm，噴射壓力0.25-0.6Mpa，噴涂厚度10-100μm；噴涂時噴槍噴嘴的大小按工件大小選用；然后選用噴距和噴射壓力噴距過大、噴液分散、浪費大，噴距過小，易產生流掛現象，造成涂層無光；調整好各項參數、互相配合，使噴霧細而均勻。噴涂厚度在25-50μm時，可兼顧較好的耐磨減摩性能和制造成本。5、干燥將所述噴涂后的軟金屬放入爐內干燥，使涂層水份汽化，干燥涂層。干燥溫度為室溫到10(TC；干燥時升溫宜慢，過快易在涂層表面形成氣泡或可見空穴。6、燒結將所述干燥后的軟金屬燒結，燒結溫度340-380°C，保溫時間20-50min；7、淬火完成燒結，打開爐門，迅速將軟金屬取出，進行水淬火或空氣淬火。8、成品對獲得的成品進行外觀檢查(100%)；厚度抽查(1-3%)；結合能力抽查(1-2片/爐)；粗糙度檢查(0.5-1.5%)0實施例2耐磨減摩乳液2，由以下重量百分比的成分組成聚四氟乙烯乳液69氧化鉻5.9磷酸4.9十二烷基硫酸鈉0.2蒸餾水20將上述耐磨減摩乳液2噴涂在軟金屬表面的制備方法同實施例1實施例3耐磨減摩乳液3，由以下重量百分比的成分組成聚四氟乙烯乳液60氧化鉻2磷酸2.5十二烷基硫酸鈉0.3蒸餾水35.2將上述耐磨減摩乳液3噴涂在軟金屬表面的制備方法同實施例1。實施例4耐磨減摩乳液4，由以下重量百分比的成分組成聚四氟乙烯乳液68氧化鉻2.5磷酸3.5十二烷基硫酸鈉0.4蒸餾水25.6耐磨添加劑(SiC晶須，β-SiCw)3將上述耐磨減摩乳液3噴涂在軟金屬表面的制備方法除步驟2，其他同實施例1。其步驟2為配制耐磨減摩乳液，將本實施中所述的重量組分的十二烷基硫酸鈉、耐磨添加劑加入聚四氟乙烯乳液中，并混合均勻；再將磷酸、氧化鉻和蒸餾水混合后滴入十二烷基硫酸鈉、耐磨添加劑與聚四氟乙烯乳液混合液中，滴入的同時不斷地攪拌，混合均勻待用。實施例5耐磨減摩乳液5，由以下重量百分比的成分組成聚四氟乙烯乳液57氧化鉻5.5磷酸5十二烷基硫酸鈉0.3蒸餾水32.2耐磨添加劑(鈦酸鉀晶須，PTW)0.5將上述耐磨減摩乳液3噴涂在軟金屬表面的制備方法同實施例4。實施例6耐磨減摩乳液6，由以下重量百分比的成分組成聚四氟乙烯乳液52氧化鉻4磷酸4十二烷基硫酸鈉0.2蒸餾水40耐磨添加劑(α-Al2O3晶須)2將上述耐磨減摩乳液3噴涂在軟金屬表面的制備方法同實施例4。上述實施例中所述的軟金屬可以是銅、鋁、銅合金、鋁合金、低碳鋼、或低合金鋼中的一種，也可以是其他類似的低硬度金屬或合金。上述的耐磨添加劑還可以是其他高硬度的微粉，如陶瓷微粉碳化硼等。本發(fā)明的耐磨減摩乳液不僅可以噴涂在軟金屬基體表面，也可以噴涂在涂覆于其他基體上的軟金屬表面。如調制或淬火的鋼質基體上燒結銅或銅合金，將本發(fā)明的耐磨減摩乳液噴涂在該鋼質基體上燒結的銅或銅合金表面，形成耐磨減摩涂層。將鋼基體上燒結有黃色涂層(7-7-3銅層)的現有普通材料與在該普通材料的銅金屬表面噴涂有本發(fā)明的綠色耐磨減摩涂層(未添加耐磨添加劑)的改進材料分別制成直徑為Φ30mm，厚度為7mm的圓柱體樣品A和B，進行以下性能對比檢測。(一)樣品在空氣中的耐磨損性能1.測試設備及方法設備瑞士CSEM精密摩擦磨損試驗機。方法采用Ball-on-Disk模式，對磨球為直徑6毫米的GCrl5球，載荷5N，磨損半徑11mm，線速度llcm/s，角速度95rpm，磨損周次:20000轉。2.測試結果圖2為A\B樣品在5N載荷下磨損的摩擦系數曲線，橫坐標為磨損周次，縱坐標為摩擦系數，可以看出樣品B在磨損過程中摩擦系數小于樣品A。樣品經過2萬周次的磨損后，利用AMBIOSXP_2PROFILEMETER測試了磨痕橫截面形貌，圖3為樣品A、B經2萬轉磨損后產生磨痕的形貌?？梢钥闯鰳悠稡磨損量很小，磨痕形貌信息均來自于樣品本身表面粗糙度，沒有發(fā)生明顯的磨損，樣品A經2萬轉磨損后，形成明顯的磨痕，經過計算，樣品A，B經過2萬轉磨損后的磨損量如表1所示。表1樣品A、B經過2萬轉磨損后的磨損量磨損量(X10-4mm3)磨損量平均值(X10-4mm3)樣品A__6.65,6.45,4.16__^75_TnnnB未測出未測出(二)試樣在空氣中的摩擦系數1.測試設備及方法設備瑞士CSEM精密摩擦磨損試驗機方法采用Ball-on-Disk模式，對磨球為直徑6mm的GCrl5球，磨損周次500轉。分別在載荷為2N，5N條件下測試了樣品A，B的摩擦系數，實驗條件分別為(1)載荷2N；轉數500轉；磨痕半徑4mm；線速度0.42cm/s；角速度10.03rpmo(2)載荷5N；轉數500轉；磨痕半徑:6mm線速度0.63cm/s；角速度10.03rpm；2測試結果圖4、5分別為樣品A、B在2N和5N載荷下緩慢旋轉測試的摩擦系數曲線，可以看出樣品A的穩(wěn)態(tài)摩擦系數為0.35-0.4。樣品B的摩擦系數為0.12左右。(三)試樣在油中的耐磨損性能1測試設備及方法設備瑞士CSEM精密摩擦磨損試驗機介質油；方法采用Ball-on-Disk模式，對磨球為直徑6mm的GCrl5球，載荷5N，磨損半徑11mm，線速度llcm/s，角速度95rpm，磨損周次100000轉；2測試結果圖6為樣品在5N載荷下經歷100000轉磨損的摩擦系數曲線，可以看出樣品A的摩擦系數逐漸與樣品B趨近，達到10萬轉左右時相差無幾。由于樣品A在磨損過程中產生大量的磨屑，且磨屑存在犁溝以及潤滑介質中，對GCrl5球與樣品對磨過程中產生一定的影響，摩擦系數呈現起伏波動的狀況。利用AMBI0SXP-2PR0FILEMETER測試了磨痕橫截面形貌，圖7為樣品A，B經10萬轉磨損后產生磨痕的形貌?？梢钥闯鰳悠稡磨損量很小，磨痕形貌信息均來自于樣品本身表面粗糙度，沒有發(fā)生明顯的磨損，樣品A經10萬轉磨損后，形成明顯的磨痕，經過計算，樣品A，B經過10萬轉磨損后的磨損量如表2所示。表2樣品A、B經過10萬轉磨損后的磨損量1品磨損量(ΧΙΟ—2—)I磨損量平均值(ΧΙΟ—2—)樣品A__2.16,4.01,4.02__^40_Isb未測出I未測出(四)試樣在油中的摩擦系數1.測試設備及方法設備瑞士CSEM精密摩擦磨損試驗機方法采用Ball-on-Disk模式，對磨球為直徑6mm的GCrl5球，磨損周次1000轉。分別在載荷為2N，5N條件下測試樣品摩擦系數，實驗條件分別為(3)載荷2N轉數1000轉；磨痕半徑4mm；線速度0.42cm/s角速度10.03rpm；(4)載荷5N；轉數1000轉；磨痕半徑6mm；線速度0·63cm/s角速度10.03rpm；2測試結果圖8，9分別為樣品在2N和5N載荷下緩慢旋轉測試的摩擦系數曲線，可以看出，樣品A的穩(wěn)態(tài)摩擦系數為0.15左右。樣品B的摩擦系數為0.10左右。將鋼基體上燒結有黃色涂層(7-7-3銅層)的現有普通材料(銅基面)與在該普通材料的銅金屬表面噴涂有本發(fā)明的添加耐磨添加劑的耐磨減摩涂層的改進材料(涂層面)分別制成規(guī)格為24.85x24.85x5.5mm的樣塊各四塊，依據GB5763-2008，GB/T1151-1993進行摩擦系數、磨損率的對比檢測，以及耐磨減摩噴涂層厚度和噴涂層與軟金屬銅表面的粘合度檢測。結果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>綜上所述，本發(fā)明比現有的普通材料與鋼的摩擦系數可降低12%以上，與基體材質的磨損量之比小于等于0.5。本發(fā)明的特種涂層材料可廣泛使用于具有摩擦磨損部位的銅、鋁及其合金等軟金屬的表面處理，如齒輪泵側板、軸瓦、軸承座孔、缸筒等。本發(fā)明所涉及的在軟金屬表面制備耐磨減摩特種涂層，結構新穎，具有獨創(chuàng)性。權利要求一種耐磨減摩乳液，其特征在于，由以下重量百分比的成分組成聚四氟乙烯乳液50～69氧化鉻2.0～5.9磷酸2.5～5.4十二烷基硫酸鈉0.2～0.4蒸餾水20～402.如權利要求1所述的耐磨減摩乳液，其特征在于，由以下重量百分比的成分組成聚四氟乙烯乳液5068氧化鉻2.05.9磷酸2.55.4十二烷基硫酸鈉0.20.4耐磨添加劑0.53.0蒸餾水20403.如權利要求2所述的耐磨減摩乳液，其特征在于，所述耐磨添加劑為碳化硅晶須或a-A1203晶須或鈦酸鉀晶須。4.一種將權利要求1所述的耐磨減摩乳液噴涂在軟金屬表面的制備方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1配制耐磨減摩乳液，將所述重量組分的十二烷基硫酸鈉加入聚四氟乙烯乳液中，再將磷酸、氧化鉻和蒸餾水混合后滴入十二烷基硫酸鈉與聚四氟乙烯乳液混合液中，滴入的同時不斷地攪拌，混合均勻待用；步驟2將待噴涂的軟金屬進行表面處理A表面烘干處理軟金屬清洗干凈后，在爐內烘干處理，工藝參數溫度270°C士10°C，時間2小時士0.25小時；B表面噴砂處理烘干后的軟金屬在噴砂室內進行表面處理，噴砂用壓縮空氣工作壓力0.250.6MPa；選用石英砂、剛玉作為噴砂介質，粒度80150目；噴砂應均勻，粗糙度RaO.82.5；步驟3噴涂將所述的耐磨減摩乳液噴涂于軟金屬表面，形成耐磨減摩涂層；噴槍與軟金屬表面的噴距525cm，噴射壓力0.250.6Mpa，涂層厚度10100ym；步驟4干燥將所述涂層軟金屬放入爐內干燥，干燥溫度為室溫到100°C；步驟5燒結將所述干燥后的涂層軟金屬燒結，燒結溫度340380°C，保溫時間2050min；步驟6淬火將所述燒結后的涂層軟金屬放入水中淬火或放置在空氣中淬火。5.如權利要求4所述的耐磨減摩乳液噴涂在軟金屬表面的制備方法，其特征在于，步驟1替換為配制耐磨減摩乳液，將所述重量組分的十二烷基硫酸鈉、耐磨添加劑加入聚四氟乙烯乳液中，并混合均勻；再將磷酸、氧化鉻和蒸餾水混合后滴入十二烷基硫酸鈉、耐磨添加劑與聚四氟乙烯乳液混合液中，滴入的同時不斷地攪拌，混合均勻待用。6.如權利要求4所述的耐磨減摩乳液噴涂在軟金屬表面的制備方法，其步驟3中所述的涂層厚度為2550iim。7.如權利要求4所述的耐磨減摩乳液噴涂在軟金屬表面的制備方法，其特征在于，步驟2中所述的軟金屬為銅或鋁或銅合金或鋁合金。8.如權利要求4所述的耐磨減摩乳液噴涂在軟金屬表面的制備方法，其特征在于，步驟2中所述的軟金屬為低碳鋼或低合金鋼。9.如權利要求4-8任一項所述的耐磨減摩乳液噴涂在軟金屬表面的制備方法，其特征在于，所述的軟金屬涂覆于鋼制基體上。全文摘要本發(fā)明公開了一種耐磨減摩乳液，所述耐磨減摩乳液包括聚四氟乙烯乳液50-69、氧化鉻2.0-5.9、磷酸2.5-5.4、十二烷基硫酸鈉0.2-0.4、耐磨添加劑0.5～3.0、蒸餾水20-40；本發(fā)明還涉及將所述耐磨減摩乳液噴涂在軟金屬表面的制備方法，按照上述組分配制耐磨減摩乳液；對軟金屬基體進行表面處理；將乳液噴涂于軟金屬表面；干燥；燒結；淬火。采用上述技術方案的本發(fā)明耐磨減摩乳液涂覆在軟金屬表面，摩擦系數可降低20％，與基體材質的磨損量之比≤0.5。可廣泛使用于齒輪泵側板、軸瓦、軸承座孔、缸筒等具有摩擦磨損部位的銅、鋁及其合金等軟金屬的表面處理，其結構新穎，具有獨創(chuàng)性。文檔編號C09D7/12GK101831222SQ20101016129公開日2010年9月15日申請日期2010年4月30日優(yōu)先權日2010年4月30日發(fā)明者劉邦友,鄭國群申請人:瀘州國邦機械有限公司