專利名稱：鈦合金緊固件表面強(qiáng)化及潤(rùn)滑處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦合金緊固件表面強(qiáng)化及潤(rùn)滑處理，屬于金屬表面的固體滲入類。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鈦合金緊固件表面強(qiáng)化，如我國(guó)專利《鈦合金的離子轟擊時(shí)效兼表面強(qiáng)化方法》(申請(qǐng)?zhí)?9126286，申請(qǐng)日1999年12月24日，申請(qǐng)人清華大學(xué))，它是首先將鈦合金進(jìn)行固溶處理，再置于離子轟擊爐中，對(duì)轟擊爐抽真空，通入反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體為氨氣或氨氣+丙酮蒸汽，加轟擊電壓進(jìn)行離子轟擊時(shí)效，并滲入氮或氮碳即為本發(fā)明的時(shí)效兼表面強(qiáng)化的鈦合金。其不足之處是由于在離子轟擊爐中，并滲入氮或氮碳對(duì)鈦合金表面強(qiáng)化，因此設(shè)備復(fù)雜，不適用于小尺寸、大批量的鈦合金緊固件，如螺栓、螺釘或螺母的表面強(qiáng)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出了一種消除鈦合金緊固件螺紋表面粘結(jié)的，具有質(zhì)地堅(jiān)韌、耐磨、耐擠壓的鈦合金緊固件表面強(qiáng)化及潤(rùn)滑處理。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它是在鈦合金緊固件，如螺栓、螺釘或螺母加工完成后，首先進(jìn)行液態(tài)化學(xué)硼化處理，使其表面形成一層質(zhì)地堅(jiān)韌、耐磨、耐擠壓的，且?guī)в形⒖椎暮诤稚鸹伇∧?即強(qiáng)化膜)。然后，在強(qiáng)化膜表面涂覆一層二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑劑。
鈦合金緊固件表面強(qiáng)化及潤(rùn)滑處理，包括表面液態(tài)化學(xué)硼化處理和表面涂覆二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑劑。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于將鈦合金緊固件，如螺栓、螺釘或螺母放在鈦筐中經(jīng)鈦槽中的溶液化學(xué)作用強(qiáng)化表面，因而設(shè)備簡(jiǎn)單，且適用于小尺寸、大批量的鈦合金緊固件表面強(qiáng)化。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的鈦合金緊固件表面強(qiáng)化及潤(rùn)滑處理包括兩部分一是表面液態(tài)化學(xué)硼化處理；二是表面涂覆二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑劑。
表面液態(tài)化學(xué)硼化處理的配料程序如下步驟一將鈦合金緊固件裝入用鈦網(wǎng)制成的鈦筐內(nèi)，經(jīng)表面除油、酸洗后，泡在清水中備用，酸洗時(shí)間極短，以防止鈦合金緊固件螺紋過(guò)腐蝕。
步驟二按下列重量百分比配料4.8～5.0份氟硼酸鉀KBF4；4.8～5.0份氯化鋇BaCl2；2.3～2.5份硝酸銨NH4NO3；余量為蒸餾水。將上述配料按下列程序分別倒入鈦槽內(nèi)A.先倒入蒸餾水，加熱60～70℃；B.倒入硝酸銨，溶化后；C.再倒入氯化鋇，溶化后；D.再倒入氟硼酸鉀，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，待配料完全溶解?br> 步驟三待槽液溫度加熱到70～90℃左右時(shí)，再將裝有鈦合金緊固件的鈦筐吊入鈦槽的溶液中，加熱到70～100℃之間，保溫20～30分鐘，其間將鈦合金緊固件攪拌一至二次，鈦合金緊固件表面即出現(xiàn)均勻的黑褐色強(qiáng)化膜，提出鈦筐。
步驟四將提出鈦筐的鈦合金緊固件立即用70～90℃的熱水沖洗，去除鈦合金緊固件表面的白色沉淀物，再用冷水沖洗干凈，然后用熱風(fēng)機(jī)吹干，放置于干燥處，即完成鈦合金緊固件表面硼化處理，也就是強(qiáng)化處理。對(duì)于處理完的鈦合金緊固件要防止表面沾染油污和塵埃。
表面涂覆二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑劑的配料程序如下步驟一將二硫化鉬粉末置于烘箱中，在60～80℃的溫度下烘干1～2小時(shí)，取出后置于干燥容器中儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?br> 步驟二按下列重量百分比配料7.9～8.1份二硫化鉬粉末；4.7～4.9份環(huán)氧樹(shù)脂；1.6～1.8份鄰苯二甲酸酐；0.9～1.1鄰苯二甲酸二丁脂；余量為丙酮。配料程序如下A.在燒杯中將二硫化鉬粉末用適量丙酮調(diào)成糊狀，簡(jiǎn)稱a杯；B.在燒杯中將環(huán)氧樹(shù)脂用適量丙酮稀釋，簡(jiǎn)稱b杯；C.在另一個(gè)燒杯中把鄰苯二甲酸酐用丙酮溶解，簡(jiǎn)稱c杯；D.將鄰苯二甲酸二丁酯倒入用適量丙酮稀釋的環(huán)氧樹(shù)脂燒杯中攪拌均勻；E.將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?jǐn)嚢璩蔁o(wú)顆粒狀、無(wú)氣泡、均勻的二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑劑混合液，蓋上容器蓋，防止丙酮揮發(fā)，備用。
步驟三將硼化處理后的鈦合金緊固件置于用不銹鋼網(wǎng)制成的提籃中，再放入上述攪拌均勻的二硫化鉬潤(rùn)滑液的容器里，待抖動(dòng)均勻后，提出提籃，甩掉多余的潤(rùn)滑液，再用熱風(fēng)機(jī)吹除鈦合金緊固件的剩余丙酮，約三分鐘丙酮即可揮發(fā)完，鈦合金緊固件的表面即可均勻地附著上一層黑色二硫化鉬潤(rùn)滑膜。
步驟四將涂過(guò)二硫化鉬潤(rùn)滑劑的鈦合金緊固件均勻擺放在不銹鋼絲網(wǎng)編成的臺(tái)架上，經(jīng)室溫固化12～24小時(shí)。
步驟五將鈦合金緊固件裝入用不銹鋼絲網(wǎng)編成的筐中，再放入鼓風(fēng)烘干箱中加溫固化，加溫到80℃左右，保溫約30分鐘，再加溫到150℃左右，保溫約30分鐘，再加溫到200℃左右，保溫約120分鐘，固化結(jié)束，即完成鈦合金緊固件涂覆二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑劑的全過(guò)程。
本發(fā)明的鈦合金緊固件表面強(qiáng)化及潤(rùn)滑處理可使鈦合金緊固件表面既具有強(qiáng)的防腐性能，又提高了鈦合金緊固件表面的硬度和耐磨性，降低了表面摩擦系數(shù)。經(jīng)過(guò)表面硼化和涂二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑劑的鈦合金試驗(yàn)件在高速環(huán)塊式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上，做磨損壽命試驗(yàn)，在正壓力為1000牛，線速度為0.514米/秒(相當(dāng)于200轉(zhuǎn)/分)的條件下，磨損壽命達(dá)到30分鐘。動(dòng)摩擦系數(shù)為0.14～0.18。
本發(fā)明適用于航天、航空鈦合金緊固件螺紋的強(qiáng)化及潤(rùn)滑，以提高鈦合金緊固件螺紋表面的耐磨性，消除螺紋粘結(jié)問(wèn)題。本發(fā)明也可用于其它鈦合金零部件耐磨表面的強(qiáng)化和潤(rùn)滑。
本發(fā)明用冷鐓鍛成形工藝制造的M5鈦合金螺栓和自鎖螺母，按照本發(fā)明進(jìn)行表面硼化和涂二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑劑后做擰入擰出自鎖力矩試驗(yàn)，達(dá)到30個(gè)擰入擰出循環(huán)次數(shù)，螺紋仍不粘連和卡死，自鎖力矩仍滿足技術(shù)要求。
權(quán)利要求
1.一種鈦合金緊固件表面強(qiáng)化及潤(rùn)滑處理，包括表面液態(tài)化學(xué)硼化處理和表面涂覆二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑劑，其特征在于表面液態(tài)化學(xué)硼化處理步驟如下步驟一將鈦合金緊固件裝入用鈦網(wǎng)制成的鈦筐內(nèi)，經(jīng)表面除油、酸洗后，泡在清水中備用；步驟二按下列重量百分比配料4.8～5.0份氟硼酸鉀KBF4；4.8～5.0份氯化鋇BaCl2；2.3～2.5份硝酸銨NH4NO3；余量為蒸餾水；步驟三待槽液溫度加熱到70～90℃左右時(shí)，再將裝有鈦合金緊固件的鈦筐吊入鈦槽的溶液中，加熱到70～100℃之間，保溫20～30分鐘，其間將鈦合金緊固件攪拌一至二次，鈦合金緊固件表面即出現(xiàn)均勻的黑褐色強(qiáng)化膜，提出鈦筐；步驟四將提出鈦筐的鈦合金緊固件用70～90℃的熱水沖洗，去除鈦合金緊固件表面的白色沉淀物，再用冷水沖洗干凈，然后用熱風(fēng)機(jī)吹干，放置于干燥處；表面涂覆二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑劑步驟如下步驟一將二硫化鉬粉末置于烘箱中，在60～80℃的溫度下烘干1～2小時(shí)，取出后置于干燥容器中儲(chǔ)存?zhèn)溆?；步驟二按下列重量百分比配料7.9～8.1份二硫化鉬粉末；4.7～4.9份環(huán)氧樹(shù)脂；1.6～1.8份鄰苯二甲酸酐；0.9～1.1鄰苯二甲酸二丁脂；余量為丙酮；步驟三將硼化處理后的鈦合金緊固件置于用不銹鋼網(wǎng)制成的提籃中，再放入上述攪拌均勻的二硫化鉬潤(rùn)滑液的容器里，待抖動(dòng)均勻后，提出提籃，甩掉多余的潤(rùn)滑液，再用熱風(fēng)機(jī)吹除鈦合金緊固件的剩余丙酮，約三分鐘丙酮即可揮發(fā)完，鈦合金緊固件的表面即可均勻地附著上一層黑色二硫化鉬潤(rùn)滑膜；步驟四將涂過(guò)二硫化鉬潤(rùn)滑劑的鈦合金緊固件均勻擺放在不銹鋼絲網(wǎng)編成的臺(tái)架上，經(jīng)室溫固化12～24小時(shí)；步驟五將鈦合金緊固件裝入用不銹鋼絲網(wǎng)編成的筐中，再放入鼓風(fēng)烘干箱中加溫固化，加溫到80℃左右，保溫約30分鐘，再加溫到150℃左右，保溫約30分鐘，再加溫到200℃左右，保溫約120分鐘，固化結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金緊固件表面強(qiáng)化及潤(rùn)滑處理，其特征在于上述表面液態(tài)化學(xué)硼化處理的配料程序如下A.在鈦槽內(nèi)先倒入蒸餾水，加熱60～70℃；B.倒入硝酸銨，溶化后；C.再倒入氯化鋇，溶化后；D.再倒入氟硼酸鉀，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，待配料完全溶解?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金緊固件表面強(qiáng)化及潤(rùn)滑處理，其特征在于上述表面涂覆二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑劑的配料程序如下A.在燒杯中將二硫化鉬粉末用適量丙酮調(diào)成糊狀，簡(jiǎn)稱a杯；B.在燒杯中將環(huán)氧樹(shù)脂用適量丙酮稀釋，簡(jiǎn)稱b杯；C.在另一個(gè)燒杯中把鄰苯二甲酸酐用丙酮溶解，簡(jiǎn)稱c杯；D.將鄰苯二甲酸二丁酯倒入用適量丙酮稀釋的環(huán)氧樹(shù)脂燒杯中攪拌均勻；E.將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。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鈦合金緊固件表面強(qiáng)化及潤(rùn)滑處理，包括表面液態(tài)化學(xué)硼化和涂覆二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑劑。硼化處理步驟鈦合金緊固件表面除油和酸洗；配料倒入鈦槽加熱溶解；將緊固件放入鈦槽中加溫70～100℃，20～30分鐘取出；冷熱水沖洗，吹干。涂二硫化鉬潤(rùn)滑劑步驟二硫化鉬粉末烘干除濕；按重量百分比配料，在不銹鋼杯攪拌均勻；硼化后的緊固件用提籃，放入不銹鋼杯中浸涂潤(rùn)滑劑，提出甩掉多余潤(rùn)滑液，風(fēng)干；擺放在鋼絲網(wǎng)臺(tái)架上，室溫固化12～24小時(shí)；放入鼓風(fēng)烘干箱中加溫固化。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是適用于小尺寸、大批量的鈦合金緊固件表面強(qiáng)化及潤(rùn)滑處理。
文檔編號(hào)C23C22/05GK1451783SQ0211721
公開(kāi)日2003年10月29日 申請(qǐng)日期2002年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者曲璇中, 楊廷西, 殷小健, 張健藝, 姚建革, 候安印, 何建平, 紀(jì)彪南, 周明生 申請(qǐng)人:信陽(yáng)航天標(biāo)準(zhǔn)件廠