專利名稱：表面精整層及其產(chǎn)生的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面精整屋，它使一種基質(zhì)變得不易被擦傷和侵蝕，有耐久的干的光滑性，抗腐蝕及改進(jìn)的潤(rùn)滑油膜建立特性，以及使一種基質(zhì)形成這種精整層的方法。
雖然，本發(fā)明主要是指金屬基質(zhì)的表面精整，但顯然這種表面精整同樣適于應(yīng)用到其它適合材料，如陶瓷合成物基質(zhì)的表面精整。還應(yīng)指出，本發(fā)明所用金屬基質(zhì)的范圍可以從非常硬的金屬開(kāi)始一直到軟金屬，按洛氏硬度測(cè)量，其硬度可大于洛氏硬度40，而軟金屬可具有在洛氏硬度B標(biāo)級(jí)中測(cè)到的數(shù)值。
因此，各種基質(zhì)材料可以應(yīng)用于本發(fā)明，只要這些材料具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性，并能承受施加在基質(zhì)的高壓沖擊工藝就都可以。
各種抗腐蝕的涂覆，以及將這種涂覆應(yīng)用到基質(zhì)中的方法在本發(fā)明之前已經(jīng)公開(kāi)。例如可參閱美國(guó)專利，其專利號(hào)是3，574，658;3，754，976;4，288，670;4，312，900;4，333，840;4，415，419;4，522，784;4，553，417;及4，753，094。
在這方面，上述幾個(gè)專利公開(kāi)了靠噴丸硬化或噴丸工序?qū)⑼苛鲜┘佑诠ぜ砻娴墓に?，在這種噴丸硬化或噴丸工序中，將涂料加在細(xì)末或其它丸狀物料的表面，并在高壓下對(duì)著工件表面沖擊，以便將粉末或丸上的涂料加在工件表面上。例如美國(guó)專利3，574，658就公開(kāi)了一種方法，將自然狀態(tài)鉬或鎢的二硫化物中的干膜潤(rùn)滑劑涂到丸狀物料中，然后將這種干膜潤(rùn)滑劑物料施于工件的表面上形成一種涂層。美國(guó)專利3，754，976所公開(kāi)的涂覆工藝中，將丸和粉末金屬對(duì)著工件的表面噴射，而該工件預(yù)先用平穩(wěn)的不帶涂料的噴丸粒子流清理過(guò)。美國(guó)專利4，228，670所公開(kāi)的工藝中，鋼或玻璃丸和潤(rùn)滑劑共同混合在一起并噴射在工件上，這樣，將潤(rùn)滑劑施于工件表面上。美國(guó)專利4，312，900所公開(kāi)的工藝中，工件表面先用玻璃或砂子這類磨料進(jìn)行噴丸清理，使工件的表面產(chǎn)生凹坑，接著，利用噴丸處理將干的二硫化鉬拋光到工件表面所形成的凹坑中，還有美國(guó)專利4，552，784所公開(kāi)的工藝中，利用噴丸硬化技術(shù)將金屬粉末涂敷到工件表面。美國(guó)專利4，753，094所公開(kāi)的工藝中，通過(guò)噴丸作用將二硫化鉬薄膜涂層加到基質(zhì)表面，這樣，二硫化鉬作為涂層粘附在基質(zhì)表面。
然而，在先公開(kāi)中尚未見(jiàn)有如本發(fā)明的產(chǎn)品完成具有的綜合性能特點(diǎn)的產(chǎn)品公開(kāi)，也未有人提供這種產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝。事實(shí)上，需要延長(zhǎng)基質(zhì)表面，如金屬表面的抗磨壽命，減少該表面的磨擦，以便降低修復(fù)和更換費(fèi)用，過(guò)去和現(xiàn)在都一直是人們盡力開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。盡管如此，由于這些已知的涂覆、噴涂和潤(rùn)滑劑(濕的或干的)，這種研制僅獲得很有限的成功。每種處理基質(zhì)，如金屬表面的已知技術(shù)，在成本，難于實(shí)施，及完成產(chǎn)品性能等方面都存在著明顯的問(wèn)題和缺陷。
特別是，據(jù)信本發(fā)明的這種工藝造成的是表面的改性，其間許多聚合物與該經(jīng)處理的表面或基質(zhì)相結(jié)合。為此，術(shù)語(yǔ)“結(jié)合”或“被結(jié)合”系指物理性的結(jié)合，或是化學(xué)性結(jié)合，而這種結(jié)合即導(dǎo)致產(chǎn)品表現(xiàn)出的所要求的特性?；谶@種認(rèn)識(shí)，目前設(shè)定本發(fā)明的表面精整不是涂覆層，而是永久性地與基質(zhì)的結(jié)合，而且只能靠磨掉基質(zhì)才能去除其本身。因此，本發(fā)明的這種表面精整工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品具有永久的光整表面，其壽命長(zhǎng)，具有耐久的干膜潤(rùn)滑性及抗腐蝕，而這些為在先者所不具備。
在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝中，將聚合物理想的物理性能應(yīng)用于基質(zhì)的表面，例如金屬表面，通常使用碳氟聚合物作為涂料，這種碳氟聚合物如四氟乙烯，這種商品由杜邦狄馬斯公司以“特福隆”的商品名稱出售(“Teflon”byE.I.DUPond，deNemour&Co.)。人們知道，涂在表面上的特福隆能減少摩擦和粘附力，但須采用如含環(huán)氧基的底漆才能被涂敷到基質(zhì)上。因此所涂覆的表面在適當(dāng)?shù)膲毫ο录匆撞恋?，不能均勻或很薄地涂敷，并需采用高溫?br> 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的諸多缺陷。它包括用金屬硫化物和一種碳氟化合物的聚合物配制成粒子混合物，金屬碳化物如二碳化鉬或二硫化鎢、碳氟化合物的聚合物如四氟乙烯，其中碳氟聚合物對(duì)金屬硫化物的最佳比率(重量百分比)約為1∶1到10∶1。
以足夠的壓力和時(shí)間使呈壓力狀態(tài)的該顆?；旌狭鲊娚渲烈粋€(gè)基質(zhì)表面以引起表面的改性，此間該顆?；旌衔锱c基質(zhì)相互作用。對(duì)于基質(zhì)表面的這種精整作用的結(jié)果表明，所生產(chǎn)的產(chǎn)品有顯著的抗腐作用，壽命長(zhǎng)，經(jīng)久耐用的干膜潤(rùn)滑等特性。另外，還發(fā)現(xiàn)表面精整在基質(zhì)或工件的表面上提供了非常薄的，不滲透的，表面硬化的外表面。已經(jīng)證明這些表面精整非常之薄，以致精整不影響任何被加工零件或組件的極限公差。
因此，本發(fā)明總的目的是提供一種新的并經(jīng)改進(jìn)的用在基質(zhì)上的表面精整，并提供一種將這種表面精整施于基質(zhì)上的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種抗腐蝕的表面精整。并使這種表面精整具有壽命長(zhǎng)，經(jīng)久耐用的干膜潤(rùn)滑特性，并在基底上提供一種不滲透，表面硬化的外表面。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)抗腐，壽命長(zhǎng)，經(jīng)久耐用的干膜潤(rùn)滑的基質(zhì)上的表面精整層的方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種經(jīng)過(guò)表面精整并具有永久干膜潤(rùn)滑性能的產(chǎn)品。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種具有壽命長(zhǎng)，經(jīng)久耐用的干膜潤(rùn)滑及高抗熱的金屬表面。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種薄的表面精整層的產(chǎn)生方法，這種精整的表面具有壽命長(zhǎng)，經(jīng)久耐用的干膜潤(rùn)滑以及抗腐蝕，抗熱的性能，并改善的薄膜保持的性能。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種相對(duì)簡(jiǎn)便和便宜的表面精整層施加到基質(zhì)上的方法。
本發(fā)明上述提出的目的及其它目的，通過(guò)下文詳述，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將會(huì)更易理解。


圖1是一個(gè)流程示意圖，圖中示出了將干潤(rùn)滑、抗腐蝕表面精整層施用于基質(zhì)表面的本發(fā)明的方法。
該圖是一個(gè)流程示意圖，顯示將表面精整層施用于一種基質(zhì)的本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例。
圖1所描述的本發(fā)明的實(shí)施例中，記載了一種數(shù)個(gè)工序的工藝過(guò)程，該工藝中，在進(jìn)行下道工序之前，首先用適當(dāng)?shù)娜軇?duì)基質(zhì)表面進(jìn)行預(yù)清洗工序，以便從基質(zhì)上除去任何表面的松散污物，如碳?xì)浠衔镆约捌渌锢砗突瘜W(xué)的碎屑。利用預(yù)清理工序的目的是減少基質(zhì)所遇到的和對(duì)用于基質(zhì)表面精整的噴丸會(huì)有影響的污物。
用于這種預(yù)清理的適用溶劑，在某種程度上取決于基質(zhì)的狀況。例如，非常臟的，油膩的基質(zhì)就需要使用一種干洗溶劑(stoddard)清洗基質(zhì)表面。對(duì)于未脫氣的基質(zhì)表面，例如鉻/鉬或不銹鋼，可在超聲波凈化工藝中使用1，1，1三氯乙烷或其等效的溶劑。對(duì)于脫氣的基質(zhì)，可在超聲波凈化工藝中使用一種布蘭森內(nèi)算法溶劑(BransonISsolvent)。
在實(shí)驗(yàn)室利用特殊溶劑預(yù)清洗的工序中，將金屬基質(zhì)放在干洗劑和按1∶4比例稀釋的享利-賽福特殊配方脫脂劑(Hurri-SafeSpecialFormulaDegreaser)中在一部享利-克林冷件清洗機(jī)(aHurri-Kleencoldpartwashingwachine)內(nèi)用刷子擦洗，然后在氣體中干燥基質(zhì)。此后，在布蘭林內(nèi)算法配制的按1∶10稀釋的凈化溶液中，或在1，1，1三氯乙烷預(yù)洗機(jī)中對(duì)其清洗，上述這種清洗是利用間接的方法在充有布蘭林內(nèi)算法配制的1∶10稀釋的凈化溶液的布蘭森8200超聲清洗機(jī)(Branson8200UltrasonicCleaner)中，并在40℃情況下大約清洗15分鐘。
如附圖所示，溶劑預(yù)清洗工序完成之后，再使基質(zhì)進(jìn)入研磨清洗/表面擊凹坑工序，在基質(zhì)表面形成適量而充足的凹坑區(qū)域，以便和此后所提供的表面精整物料相互結(jié)合。在研磨清洗工序中，任何在預(yù)清洗工序中沒(méi)有除去的氧化鈉或污物在這道工序中從基質(zhì)材料中除去。
這種研磨清洗/表面擊凹坑工序，可以根據(jù)美國(guó)專利4，753，094(其公開(kāi)與此相關(guān)聯(lián)，引此供參考)所公開(kāi)的預(yù)清洗工序，在一個(gè)噴丸倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行。在此工藝過(guò)程中，根據(jù)基質(zhì)材料和在預(yù)定的最終所使用的條件來(lái)選擇特殊的處理參數(shù)。例如，傳輸壓力/速度，溫度，傳輸角度，噴丸時(shí)間及類似的工藝參數(shù)需經(jīng)選擇，并根據(jù)是否最終打算將基質(zhì)處理成增加干膜潤(rùn)滑、抗磨損，快速分離(即無(wú)粘附作用)以及最佳溫度范圍和/或抗腐蝕這些因素而變化。
關(guān)于用在這種研磨清洗/表面擊凹坑工序中的噴丸材料，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)較軟的有色金屬和合金(例如鋁、銅、鉛、鎂、鋅、鈹、金、錫、青銅、黃銅等)，玻璃丸、尼龍或塑料丸或鋁丸可用來(lái)噴丸清理基質(zhì)的表面。較硬的有色金屬(如鎳)和鐵類金屬及鐵合金，(如鐵、鉬、鉻、鎢、釩、鋼及不銹鋼)則氧化鋁丸、碳化硅丸、玻璃丸、砂丸、鋼丸及其類似物可用在基質(zhì)表面清理中，提供噴丸硬化作用。在這方面，業(yè)已發(fā)現(xiàn)侵襲性小的介質(zhì)(如玻璃丸)可用在諸如期望快離，或無(wú)粘附性的場(chǎng)合，而侵襲性強(qiáng)的介質(zhì)，為氧化鋁或碳化硅最好用在期望最終制品具有如增強(qiáng)的抗磨損或干膜潤(rùn)滑性特點(diǎn)的場(chǎng)合。
關(guān)于用于完成研磨清理工序的傳送壓力，認(rèn)為壓力值高達(dá)250磅/英寸2時(shí)適于硬的和非常硬的基質(zhì)，例如鉻/鉬鋼和碳化鎢，而傳送壓力大約低至20磅/英寸2時(shí)可適用于其他場(chǎng)合。在此所用“傳送壓力”一詞系指作用于距離該輸送裝置噴咀兩英寸遠(yuǎn)的一塊基質(zhì)上的噴射壓力。
研磨清理工序?qū)嵤┲胁捎玫臏囟确秶磥?lái)是可容選擇的而并不關(guān)系到所完成表面處理的質(zhì)量。但業(yè)已發(fā)現(xiàn)，對(duì)于這種清理工序，溫度范圍在以常溫至約50℃之間最為合適。
實(shí)驗(yàn)室所實(shí)施的特殊的研磨清洗/表面擊凹坑工藝過(guò)程中，用氧化鋁(超細(xì)級(jí)的-布朗內(nèi)斯Browneills)，并利用一臺(tái)太克尼噴丸型號(hào)36的清洗機(jī)(Techni Blast Model 36)對(duì)基質(zhì)清洗/擊凹坑。上述清洗機(jī)以商標(biāo)“SURFGARD”出售，其規(guī)格為100磅壓力下每分鐘58立米英尺。這種清理機(jī)帶有3/16英寸的噴槍，其噴咀為陶瓷制作。供選用的還有，采用玻璃丸(布朗內(nèi)斯-美國(guó)篩尺寸270號(hào)，＃270，U.S.Sieve Size-Browneills)清理/擊凹坑該基質(zhì)，利用配有內(nèi)徑1/4英寸噴咀一臺(tái)型號(hào)36X36PC的琴科直噴倉(cāng)(Trinco Direct Pressure Cabinet Model 36X36PC)以進(jìn)行噴丸處理，該基質(zhì)的噴丸處理是在壓力為60-120磅/英寸2(最好是80-100磅/英寸2)，距離在約2英寸和12英寸之間(最好是6-8英寸)，傾角為20°-90°(最好是30°-60°)條件下進(jìn)行。直至形成均勻的凹坑表面并除去所有的表面污物為止。
在圖中第3道工序中，基質(zhì)用干燥的壓縮空氣清理，除去清理處理/擊凹坑處理中留在基質(zhì)上的任何介質(zhì)，由此避免任何可能出現(xiàn)的不同介質(zhì)的交叉污染。
一旦第一、二、三的在前清理工序完成，而后基質(zhì)就進(jìn)入了根據(jù)本發(fā)明所提供的工藝過(guò)程了。
根據(jù)本發(fā)明，金屬硫化鈉和碳氟化合物的聚合物的粒狀混合物的加壓流以足夠壓力、并保持足夠的時(shí)間直接對(duì)基質(zhì)表面沖擊，使粒子混合物和基質(zhì)互相作用，在基質(zhì)表面上形成一層非常薄的、不滲透的、表面硬化的，具有抗腐蝕、經(jīng)久耐用的、干膜潤(rùn)滑劑的精整層。
在實(shí)踐中，被處理的基質(zhì)表面最好是金屬表面。但是，如前指出的，基質(zhì)也可以是任何適合的鐵類金屬或有色金屬，或一種金屬合金，或一種陶瓷合成物。
為了加快粒子物料對(duì)著基底表面的沖擊或噴丸硬化過(guò)程，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)為了將混合物傳送到先前已擊有凹坑的基質(zhì)表面，應(yīng)采用具有適當(dāng)顆粒尺寸的適當(dāng)噴丸介質(zhì)。此外，噴丸硬化介質(zhì)的另一個(gè)目的是為表面精整粒子物料提供了一種載體，并經(jīng)噴丸硬化過(guò)程使基質(zhì)表面變硬。用于該工藝過(guò)程中適合的噴丸硬化介質(zhì)是根據(jù)介質(zhì)和基質(zhì)的可溶性以及介質(zhì)攜帶表面精整粒子物料的介質(zhì)親和力來(lái)選擇的。
此外，已發(fā)現(xiàn)噴丸介質(zhì)的大小和硬度對(duì)于將表面精整的物料有效地轉(zhuǎn)移到經(jīng)清洗的，擊有凹坑的基質(zhì)表面上產(chǎn)生影響。在這方面，我們已發(fā)現(xiàn)用于本發(fā)明工藝過(guò)程的丸尺寸范圍可用按美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸S70到S780(SAESizoNo.S70toS780)，(更好為約S70和S230，最好為約S170)。特別是，我們已發(fā)現(xiàn)，較軟的金屬基質(zhì)(例如其硬度按洛氏硬度在B級(jí)，或在C級(jí)中額定值為40和低于此值者)，采用較大尺寸的噴丸(如用尺寸約S170或以上)較好，這樣便可獲得最大的表面精整面積。我們還發(fā)現(xiàn)，對(duì)于較硬的金屬(洛氏硬度C級(jí)額定值為40和高于此值者)，如用SAENo.S170或大于此值的丸，對(duì)于獲得連續(xù)表面區(qū)同樣也是適合的。但值得注意的是，在一定場(chǎng)合也可使用尺寸較小的丸，以避免凹凸不平。
在此所用的適合的噴丸介質(zhì)如鋼丸、不銹鋼丸、鋁丸、塑料丸等，這些噴丸硬化介質(zhì)具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性，能承受作用在基質(zhì)表面上的沖擊。
通常，本發(fā)明的表面精整用的合成物是一種按照配方配制的固體潤(rùn)滑劑的粒子混合物，按最終使用的成品要求以形成干膜潤(rùn)滑和/或抗腐蝕和/或無(wú)粘附性能。用于本發(fā)明粒子混合物適合固體潤(rùn)滑劑包括碳氟聚合物和聚合物載體或粘合劑。
適合的碳氟聚合物如均漿或磨碎的碳氟樹(shù)脂混合物，這種碳氟樹(shù)脂以碳為主要成份已完全氟化，例如四氟乙烯均聚物(TFE)，六氟丙烯(HFP)，全氟烷氧基乙烯基醚(PPVE)，四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，四氟乙烯和全氟烷氧基乙烯基醚的共聚物。另一適合的碳氟聚合物是含氟聚合樹(shù)脂，這種含氟聚合樹(shù)脂沒(méi)有完全氟化，例如乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)、乙烯和四氟乙烯的共聚物，這些產(chǎn)品由E.I杜邦狄馬斯公司的“太福克爾Tefzel”的商品名稱出售。盡管在此所使用以碳氟聚合物的分子量約800-2000時(shí)較好，而1000-1800為最佳值，但該分子量仍可在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)變化。還有值得注意的是，本發(fā)明優(yōu)先使用不同分子量的碳氟聚合物混合物。例如，分子量為1100和1300的四氟乙烯混合物。
總之，根據(jù)碳氟聚合物將其獨(dú)立特性施于基質(zhì)的能力和碳氟聚合物對(duì)基質(zhì)，所使用的噴丸介質(zhì)、和/或所選擇的固體潤(rùn)滑劑物料的親和力來(lái)選擇碳氟聚合物。還有，在此所使用的適合碳氟聚合物是不滲透的，并與水和其他固體、緊外輻射和氣體等不起化學(xué)作用。由于聚合物的C-F和C-C鍵非常強(qiáng)，并形成了直鏈聚合物的無(wú)極特性，結(jié)果聚合物具有高熱穩(wěn)定性，并能承受高的上層表面溫度(即204℃至260℃)。這些樹(shù)脂具有較低摩擦系數(shù)和較低的介電常數(shù)及消耗角。并呈現(xiàn)出線性柔性和具有高的抗燃特性。
在此所用的另一種粒子混合物的固體潤(rùn)滑劑成份是金屬硫化物，這種金屬硫化物在此作為載體或粘合劑分子。對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)，適合的金屬硫化物具有抗摩擦/干膜潤(rùn)滑性，能承受所增加的工作溫度和/或?qū)饘?、如在此用作基質(zhì)的金屬或噴丸介質(zhì)，有較強(qiáng)的親和力，并對(duì)作為部分表面處理的混合物而選擇的碳氟聚合物也具有強(qiáng)的親和力。
在此所用的適合金屬硫化物的典型例子是鉬、鎢、鉛、錫、銅、鈣、鈦、鋅、鉻、鐵、銻、鉍、銀、鎘以及合金的硫化物，和它們的混合物。
在最佳形式中，使用二硫化鉬作為所用的粒子混合物中的金屬硫化物。二硫化鉬對(duì)于鋼和其他基本金屬的親和力高，并且有增強(qiáng)表面硬度、抗腐蝕、耐熱性及干膜潤(rùn)滑的能力。二硫化鉬同樣對(duì)此處優(yōu)先使用的碳氟化合物的微細(xì)研磨粉的親和力也高。很明顯，本發(fā)明利用的二硫化鉬對(duì)于碳氟化物聚合物提供了干膜潤(rùn)滑劑添加劑，并作為載體/粘合劑分子的兩種功能，這樣，促進(jìn)了噴丸處理介質(zhì)的涂覆。
總之，為了形成所需的表面精整，粒子混合物中摻入的碳氟聚合物的量是根據(jù)浸透載體或粘合劑分子如二硫化鉬所需要的這種聚合物的量來(lái)確定的。在一個(gè)噴丸倉(cāng)中，通過(guò)噴丸作用將表面精整施于基質(zhì)上所使用的粒子混合物的總量，是根據(jù)倉(cāng)內(nèi)噴丸操作中使噴丸介質(zhì)完全涂覆所需物料的量來(lái)確定的。
下面舉出在實(shí)驗(yàn)室實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)例子，在一個(gè)噴丸倉(cāng)中利用一臺(tái)機(jī)器直接將?；旌衔飮娚湓诨|(zhì)表面，所用機(jī)器是噴丸型號(hào)36 SURFGARD的太克尼擴(kuò)散滲鍍機(jī)(Techui Blast Model 36SURFGARD Peel Plating Machine)，該機(jī)參數(shù)為壓力100磅、每分鐘70立方英尺，配有帶陶瓷噴咀的3/16英寸的吸噴槍。噴丸室裝載500毫升(按體積)的二硫化鉬(超細(xì)級(jí)Lot ＃ 510 DS，Climax Molybdenum Co.);500毫升(按體積)分子量約為1100的四氟乙烯(特福隆氟化添加劑，型號(hào)MP1100，Lot ＃ BMAB40D002，杜邦公司，Teflon Fluoroadditive Type MP1100，Lot ＃ BMAB40D002，Du Pont);500毫升(按體積)分子量約為1300的四氟乙烯(特福隆氟化添加劑，型號(hào)MP1300，Lot ＃ 68-86，杜邦公司，Teflon Fluoroadditive Type Mp1300，Lot ＃ 68-86，Du Pont)和200磅S70鋼丸(太克尼噴丸Techni Blast)。噴丸室的溫度大約保持在50℃，擴(kuò)散滲鍍機(jī)噴咀處的傳送壓力為80磅/英寸2。在傾角45°距離約為6至8英寸的條件下用含噴丸介質(zhì)的粒子混合物進(jìn)行噴丸處理，直至獲得均勻密實(shí)的處理表面為止。
在完成了圖中的工序4，根據(jù)本發(fā)明所提供的方法將表面精整施于基質(zhì)之后，已發(fā)現(xiàn)所生產(chǎn)的產(chǎn)品有利于清洗和貯存工序(圖中的第五工序)的后續(xù)處理。在該工序中，按照本發(fā)明經(jīng)過(guò)表面精整的基質(zhì)用干的、壓縮空氣進(jìn)行清整處理，除去任何表面處理粒子的殘留物。此后，用洗滌溶液清洗基質(zhì)，如果需要就在油中保存，油和最終所用材料是相容的。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，在1/4英寸厚的鉻/鉬鋼樣品，2×2(英寸2)的表面上形成表面精整層。測(cè)得鉻/鉬鋼樣品的硬度為洛氏硬度53。在這個(gè)過(guò)程中，鋼樣品經(jīng)過(guò)適當(dāng)溶劑預(yù)洗之后，再在一個(gè)倉(cāng)中對(duì)樣品進(jìn)行研磨清整/表面擊凹坑工序，其間，以壓力為60磅/英寸2，角度約為45°的常溫條件下用氧化鋁丸對(duì)鋼表面沖擊。
此外，將樣品放入一個(gè)噴丸室內(nèi)，并用一只擴(kuò)散滲鍍機(jī)將粒子混合物直接對(duì)著該樣品的表面進(jìn)行噴丸處理，該擴(kuò)散滲鍍機(jī)是用太克尼噴丸型36SURFGARD的擴(kuò)散滲鍍機(jī)，該機(jī)帶有陶瓷噴咀的3/16英寸的吸噴槍。粒子混合物的配制方法是將分子量約為1500的四氟乙烯(特福隆氟化添加劑，型號(hào)MP1500J.Lot＃999999)取22盎司(按重量)和100磅的SAES170鋼球在一個(gè)容器里混合。然后，將另外14.5盎司(按重量)的四氟乙烯(MP1500J)在同一容器中和鋼丸摻和。再在一個(gè)單獨(dú)的容器中取30盎司(按重量)的二硫化鉬(超細(xì)級(jí)Lot＃510DS.ClimaxMolybdenumCo.出品)和100磅的SAENo.S170的鋼丸相混合。
然后，將兩個(gè)容器中的物質(zhì)混合在一起，再將另外24.3盎司(按重量)的四氟乙烯(MP1500J)添加到混合物中。所組合的混合物含60.8盎司(按重量)的四氟乙烯，約30盎司(按重量)的二硫化鉬和約200磅的SAENO.S170的鋼丸。這樣得到的組合物的混合物中所含四氟乙烯對(duì)二硫化鉬的重量比約為2∶1。
噴丸室的溫度大約保持在50℃，擴(kuò)散滲鍍機(jī)噴咀和輸送壓力為80磅/英寸2。含有緊密地涂敷在丸表面上的粒子混合物的鋼丸噴丸介質(zhì)，在傾角約45°，距離約為4英寸，時(shí)間為15秒的條件下，噴在經(jīng)過(guò)清洗的、擊有凹坑的樣品表面上，在鉻/鉬鋼樣品形成了均勻、密實(shí)的表面。
噴丸處理后，在享利-克林工位(Hurri-KleenStation)，使樣品通過(guò)干洗劑(stoddardSolvent)從而對(duì)樣品再進(jìn)行后續(xù)處理洗整工序。在該清整工序之后，繼續(xù)在100毫升燒杯里的1，1，1-三氯乙烯中，對(duì)形成的產(chǎn)品進(jìn)行清洗，之后，在鑒定之前對(duì)于經(jīng)過(guò)清洗的、表面精整的產(chǎn)品在氣體中干燥。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所生產(chǎn)的產(chǎn)品具有無(wú)磨損，無(wú)侵蝕的表面，該表面壽命長(zhǎng)、抗腐蝕，并已證明該表面具有干膜潤(rùn)滑和特殊的濕膜獲取性。
本文已經(jīng)描述了基質(zhì)處理精整的生產(chǎn)方法，以該方式所生成的產(chǎn)品具有其它方式得不到的諸多好處。經(jīng)表面精整的產(chǎn)品表現(xiàn)出具有持久的干膜潤(rùn)滑性和高的抗熱性。還有由于經(jīng)過(guò)表面精整，產(chǎn)品具有化學(xué)鈍性，所以對(duì)于常規(guī)的氧化和腐蝕形成了一種自然的阻擋層。此外，在經(jīng)過(guò)處理的基質(zhì)上的表面層體現(xiàn)有不平常的耐用性，并且這種表面非常薄，測(cè)量其厚度僅有0.5微米，與現(xiàn)有技術(shù)中的涂覆技術(shù)不同，按照密耳制(mils)測(cè)量涂層，例如當(dāng)鎳浸入溫度為90.5℃的噴鍍?nèi)芤?5分鐘時(shí)，用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量無(wú)電解的鎳涂層，其厚為3/8密耳。進(jìn)一步說(shuō)，本發(fā)明的表面精整較易實(shí)施，即使是在較低溫度的條件之下，而形成所要求的表面改性價(jià)格低廉。
根據(jù)本發(fā)明所生產(chǎn)的產(chǎn)品，在各工業(yè)領(lǐng)域，在有金屬摩擦點(diǎn)并含有金屬的，或受金屬表面腐蝕的產(chǎn)品中具有廣泛的用途。本發(fā)明可以用在下述所列舉的例子中如汽車工業(yè)，燃料控制系統(tǒng)，重型機(jī)床和動(dòng)力設(shè)備，緊固零件，滾珠軸承，輥?zhàn)雍推渌鼓Σ猎?，消費(fèi)產(chǎn)品以及其它潛在用途，上述消費(fèi)產(chǎn)品包括廚房器皿，家庭制品，剃刀等，還有透平，齒輪及其它嚙合機(jī)械。
雖然對(duì)本發(fā)明的最佳形式在一定程度上進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是，應(yīng)該理解本發(fā)明所公開(kāi)的上述內(nèi)容僅作為例子。很明顯，在所公開(kāi)的方法細(xì)節(jié)和使用的工序上及發(fā)明使用的材料方面所做的多種改變，都不超出本發(fā)明的精整和權(quán)利要求的限定范圍。
權(quán)利要求
1.一種基質(zhì)表面的表面精整的生產(chǎn)方法，包括有配制一種金屬硫化物和一種碳氟聚合物的粒子混合物；將含有粒子混合物的加壓物料流噴射在基質(zhì)的表面上；及在足夠的壓力下保持足夠的時(shí)間，用所述的物料流沖擊所述的基質(zhì)表面，使所述加壓流中的粒子混合物和所述的基質(zhì)的表面互相作用，在所述基質(zhì)的表面上形成一個(gè)薄的，不滲透的，表面硬化的，抗腐蝕的，經(jīng)久耐用的，干膜潤(rùn)滑劑的表面層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的基質(zhì)是金屬的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的基質(zhì)是陶瓷合成物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)將所述的物料流沖擊在所述的表面上，使所述的粒子混合物粘合在所述的基質(zhì)表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的金屬硫化物是二硫化鉬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的金屬硫化物是從鎢、鉛、錫、銅、鈣、鈦、鋅、鉻、鐵、銻、鉍、銀、鎘和合金的硫化物，以及它們的混合物所組成的這一組金屬硫化物中選擇的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的碳氟聚合物是四氟乙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的四氟乙烯的分子量大約為800-2000。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的碳氟聚合物是一種不同分子量的四氟乙烯的混合物，這些不同分子量的四氟乙烯包括分子量約為1100的四氟乙烯和分子量約為1300的四氟乙烯。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的碳氟聚合物是從下列一組碳氟聚合物中選擇的，該組碳氟聚合物是六氟丙烯、全氟烷氧基乙烯基醚、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯和全氟烷氧基乙烯基醚的共聚物、乙烯四氟乙烯、聚偏氧乙烯、乙基-三氟氯乙烯、乙烯和四氟乙烯的共聚物以及它們的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的物料流是以壓力在約20磅/英寸2和120磅/英寸2間的壓力下噴射。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的加壓物料流包括噴丸介質(zhì)，所述的噴丸介質(zhì)是從鋼丸、不銹鋼丸、鋁丸、塑料丸及其混合物所組成的這一組噴丸介質(zhì)中選擇的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法包括在用所述的物料流沖擊所述的表面之前，對(duì)所述的基質(zhì)表面預(yù)清理。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述的預(yù)清理包括研磨清理和表面擊凹坑處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法包括對(duì)所述的基質(zhì)清理和貯存處理，所述的貯存處理是在用所述物料流沖擊所述基質(zhì)表面之后進(jìn)行的。
16.一種金屬基質(zhì)表面的表面精整的生產(chǎn)方法，包括有配制一種二硫化鉬和一種碳氟聚合物的粒子混合物;將所述的粒子混合物和一種噴丸介質(zhì)組合在一起并噴射在金屬基質(zhì)的表面上;以及用所述噴丸介質(zhì)和粒子混合物的組合物沖擊所述基質(zhì)表面，用這樣的沖擊方式以致于所述的粒子混合物和基質(zhì)表面互相作用，在所述的基質(zhì)表面上形成了一個(gè)不滲透的、表面硬化的、抗腐蝕的、經(jīng)久耐用的、干膜潤(rùn)滑劑的表面層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于所述的碳氟聚合物是四氟乙烯。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，根據(jù)將所述噴丸介質(zhì)和粒子混合物的組合物沖擊在所述的表面上，使所述的粒子混合物化學(xué)性地粘合在所述的金屬基質(zhì)表面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述的四氟乙烯的分子量約為800-2000。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于所述的碳氟聚合物是一種不同分子量的四氟乙烯的混合物，這些不同分子量的四氟乙烯包括分子量約為1100的四氟乙烯和分子量約為1300的四氟乙烯。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，該方法包括在用所述的物料流沖擊所述表面之前，對(duì)所述金屬基質(zhì)的表面預(yù)清理。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述的預(yù)清理包括研磨清理和表面擊凹坑處理。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，該方法包括對(duì)所述的基質(zhì)清理和貯存處理，所述的貯存處理是在用所述的物料流沖擊所述的基質(zhì)表面之后進(jìn)行的。
24.一種經(jīng)過(guò)表面精整的產(chǎn)品，其特征在于包括有一個(gè)其上有一個(gè)表面的基質(zhì);以及一種金屬硫化物和碳氟聚合物的粒子混合物和所述的基質(zhì)的表面互相作用，在該基質(zhì)表面上形成一個(gè)不滲透的、表面硬化的、抗腐蝕的、經(jīng)久耐用的、干膜潤(rùn)滑劑的表面層。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的產(chǎn)品，其特征在于所述的基質(zhì)是金屬的。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的產(chǎn)品，其特征在于所述的基質(zhì)是陶瓷合成物。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的產(chǎn)品，其特征在于所述的粒子混合物化學(xué)性地粘合在所述基質(zhì)的表面上。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的產(chǎn)品，其特征在于所述的金屬硫化物是二硫化鉬。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于所述的金屬硫化物是從鎢、鉛、錫、銅、鈣、鈦、鋅、鉻、鐵、銻、鉍、銀、鎘和合金的硫化物，以及它們的混合物所組成的這一組金屬硫化物中選擇的。
30.根據(jù)權(quán)利要求24所述的產(chǎn)品，其特征在于所述的碳氟聚合物是四氟乙烯。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的產(chǎn)品，其特征在于所述的四氟乙烯的分子量約為800-2000。
32.根據(jù)權(quán)利要求24所述的產(chǎn)品，其特征在于所述的碳氟聚合物是一種不同分子量的四氟乙烯的混合物，這些不同分子量的四氟乙烯包括分子量約為1100的四氟乙烯和分子量約為1300的四氟乙烯。
33.根據(jù)權(quán)利要求24所述的產(chǎn)品，其特征在于所述的碳氟聚合物是從下列一組碳氟聚合物中選擇的，該組碳氟聚合物是六氟丙烯、全氟烷氧基乙烯基醚、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯和全氟烷氧基乙烯基醚的共聚物、乙烯四氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙基-三氟氯乙烯、乙烯和四氟乙烯的共聚物，以及它們的混合物。
34.一種經(jīng)過(guò)表面精整的產(chǎn)品，其特征在于包括有一個(gè)其上有一個(gè)表面的金屬基質(zhì)，以及一種二硫化鉬和碳氟聚合物的粒子混合物和所述基質(zhì)的表面互相作用，在所述基質(zhì)的表面上形成了一個(gè)不滲透的、表面硬化的、抗腐蝕的、經(jīng)久耐用的、干潤(rùn)滑劑的表面層。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的產(chǎn)品，其特征在于所述的碳氟聚合物是四氟乙烯。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的產(chǎn)品，其特征在于所述的粒子混合物化學(xué)性地粘合在所述金屬基質(zhì)的表面。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的產(chǎn)品，其特征在于所述的四氟乙烯的分了量約為800-2000。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的產(chǎn)品，其特征在于所述的碳氟聚合物是一種不同分子量的四氟乙烯的混合物，這些不同分子量的四氟乙烯包括分子量為1100的四氟乙烯和分子量約為1300的四氟乙烯。
39.一種表面精整的合成物，其特征為包括一種金屬硫化物和一種碳氟聚合物的粒子混合物，該表面精整合成物靠噴丸處理提供給一個(gè)基質(zhì)以形成一種不滲透的、表面硬化的、抗腐蝕的、經(jīng)久耐用的、干膜潤(rùn)滑劑的精整層的產(chǎn)品。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的合成物，其特征在于所述的粒子混合物化學(xué)性地粘合在所述的基質(zhì)上。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的合成物，其特征在于所述的金屬硫化物是二硫化鉬。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的合成物，其特征在于所述的金屬硫化物是從鎢、鉛、錫、銅、鈣、鈦、鋅、鉻、鐵、銻、鉍、銀、鎘和合金的硫化物，以及它們的混合物所組成的這一組金屬硫化物中選擇的。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的合成物，其特征在于所述的碳氟聚合物是四氟乙烯。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的合成物，其特征在于所述的四氟乙烯的分子量約為800-2000。
45.根據(jù)權(quán)利要求39所述的合成物，其特征在于所述的碳氟聚合物是一種不同分子量的四氟乙烯的混合物，這些不同分子量的四氟乙烯包括分子量約為1100的四氟乙烯和分子量約為1300的四氟乙烯。
46.根據(jù)權(quán)利要求39所述的合成物，其特征在于所述的碳氟聚合物是從下列一組碳氟聚合物中選擇的，該組碳氟聚合物是六氟丙烯、全氟烷氧基乙烯基醚、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯和全氟烷氧基乙烯基醚的共聚物、乙烯四氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙基-三氟氯乙烯、乙烯和四氟乙烯的共聚物，以及它們的混合物。
47.一種表面精整的合成物，其特征為包括一種二硫化鉬和一種碳氟聚合物的粒子混合物，所述的表面精整的合成物靠噴丸處理提供給一個(gè)金屬基質(zhì)，形成一種不滲透的、表面硬化的、抗腐蝕的、經(jīng)久耐用的、干膜潤(rùn)滑的經(jīng)表面精整的產(chǎn)品。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的合成物，其特征在于所述的碳氟聚合物是四氟乙烯。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的合成物，其特征在于所述的粒子混合物化學(xué)性地粘合在所述金屬基質(zhì)的表面上。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的合成物，其特征在于所述的四氟乙烯的分子量約為800-2000。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的合成物，其特征在于所述的碳氟聚合物是一種不同分子量的四氟乙烯的混合物，這些不同分子量的四氟乙烯包括分子量約為1100的四氟乙烯和分子量約為1300的四氟乙烯。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄的不滲透的、表面硬化的、抗腐蝕的、經(jīng)久耐用的、干膜潤(rùn)滑劑的表面精整以及經(jīng)表面精整的產(chǎn)品和表面精整的生產(chǎn)方法。表面精整包括金屬硫化物和碳氟聚合物的粒子混合，并被施用于諸如金屬基質(zhì)表面。
文檔編號(hào)C23G5/00GK1073213SQ9211106
公開(kāi)日1993年6月16日 申請(qǐng)日期1992年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月26日
發(fā)明者G·E·哈金斯 申請(qǐng)人:優(yōu)先技術(shù)有限公司