專利名稱：自潤滑表面復(fù)合材料超聲波制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種復(fù)合材料制備工藝，特別是一種自潤滑表面復(fù)合材料超聲波制備工藝，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁陽極氧化膜的微觀多孔性近來引起了廣泛的關(guān)注，在其微孔中填充不同物質(zhì)可以制備具有各種表面性能的新型表面復(fù)合材料，自潤滑表面復(fù)合材料就是其中一種具有廣泛發(fā)展前景的表面復(fù)合材料。在鋁陽極氧化膜的微孔中填入自潤滑物質(zhì)是制備自潤滑表面復(fù)合材料的關(guān)鍵。由于氧化膜的微孔直徑很小，一般只有十幾個納米至幾十個納米，因此填充工藝一直是制備自潤滑表面復(fù)合材料的一個難點(diǎn)。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，薛群基等人在《表面工程》，199735(2)P7撰文“鋁質(zhì)材料的摩擦學(xué)表面改性”，該文提出現(xiàn)已經(jīng)開發(fā)出的自潤滑陽極氧化鋁的處理工藝主要有以下幾種a.潤滑油脂含浸法，這種方法可以細(xì)分為熱含浸法和真空含浸法兩種，工藝簡便，適用于填充液態(tài)的潤滑油脂。但對于固體潤滑劑，由于其在溶液中的顆粒比較大，采用這種方法不能使其填充到氧化膜的微孔中。b.特氟拉姆加工法，這是一種在多孔膜中擠壓浸漬PTFE的技術(shù)。但是1、由于采用擠壓的方法，使得工件容易變形，特別是一些較小的工件；2、該法對工件的外表面填充效果很好，但對于工件內(nèi)壁以及一些復(fù)雜工件的填充并無顯著效果。C.電泳沉積法，這種方法是利用含固體潤滑劑粉粒的分散液在電場作用下的電泳特性，使固體潤滑劑粉粒在作為電極的多孔質(zhì)陽極氧化鋁表面沉積成膜的技術(shù)。但試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)由于固體潤滑劑粉粒粒徑一般都遠(yuǎn)比陽極氧化層微細(xì)孔的孔徑大，所以潤滑性物質(zhì)實(shí)際上很難進(jìn)入到多孔質(zhì)陽極氧化層中。d.原位合成法，這種方法包括二液交互浸漬反應(yīng)合成法和電解合成法。其中，比較引人注目并且已經(jīng)顯示出良好發(fā)展前景的是八十年代問世的電解合成法，這是一種在特定的溶液中，通過二次或三次電解，利用電極反應(yīng)在陽極氧化層的微細(xì)孔中原位合成潤滑性物質(zhì)的方法。但是，這種技術(shù)在性能上也還存在著一些問題。而且以上方法均具有填充潤滑劑的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
和
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種自潤滑表面復(fù)合材料超聲波制備工藝，使其適用于自潤滑表面復(fù)合材料的各種潤滑劑，有效提高材料的摩擦系數(shù)，可以大大降低成本，而且操作簡便、應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明具體如下(1)將固體潤滑劑制成納米顆粒；(2)用超聲波將溶液攪拌均勻，液體潤滑劑直接放入超聲波中攪拌；(3)最后用超聲波的方法將固體潤滑劑或液體潤滑劑填充到鋁陽極氧化膜的微孔中制備自潤滑表面復(fù)合材料。
以下對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述(1)采用的固體潤滑劑制備納米固體潤滑劑微粒；(2)將制備好的納米固體潤滑劑微粒配置懸濁液放入超聲波中攪拌，時(shí)間為10-60min，攪拌后的懸濁液均勻、渾濁，為了懸濁液穩(wěn)定更長時(shí)間，在懸濁液中加入表面活性劑，對于PTFE乳液以及油脂潤滑劑這類液體潤滑劑則無須制備納米顆粒，直接放入超聲波中攪拌即可；(3)超聲波浸漬，將試樣放入制備好的懸濁液中，放入超聲波中浸漬，時(shí)間為5s-30min，本發(fā)明采用的超聲波主要起兩方面的作用一方面，超聲波可將固體潤滑劑的粉粒填充到氧化膜的微孔中，另一方面，超聲波的震蕩作用也會將氧化膜的微孔擴(kuò)大，因此，超聲浸漬的時(shí)間不宜過長，否則會破壞氧化膜的結(jié)構(gòu)；(4)將超聲浸漬后的試樣放入烘箱中烘干，即得到自潤滑表面復(fù)合材料。
本發(fā)明固體潤滑劑為MoS2、固體PTFE、WS2、CaF2、BaF2、Pb2O3、氧化碲、石墨。
液體潤滑液PTFE乳液以及油脂潤滑劑。
表面活性劑為非離子型表面活性劑曲拉酮或聚乙二醇脂肪酸或脂肪酸單甘油酯，表面活性劑的濃度范圍為0.01％-5％。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，本發(fā)明采用超聲波浸漬的方法將具有自潤滑性能的固體潤滑劑顆粒填充到鋁的陽極氧化膜的微孔中，能有效的提高材料的摩擦系數(shù)，未經(jīng)過自潤滑處理的試樣摩擦系數(shù)為0.5-0.7，經(jīng)過本發(fā)明處理過的試樣摩擦系數(shù)只有0.25-0.4左右，提高了鋁質(zhì)材料的摩擦學(xué)性能，同其它的自潤滑處理技術(shù)相比，本發(fā)明具有適用范圍廣、操作簡便的特點(diǎn)，不僅適用于填充固體潤滑劑MoS2、PTFE等，同樣適用于液態(tài)的潤滑劑，如PTFE乳液等；而且本發(fā)明對工件的要求低，能有效的填充工件的內(nèi)壁以及復(fù)雜工件。
結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供以下實(shí)施例實(shí)施例1用球磨機(jī)制備MoS2納米顆粒，并加入0.01％的表面活性劑曲拉酮配制成懸濁液放入超聲波中攪拌10min。將陽極氧化過的鋁試樣放入懸濁液中，超聲浸漬30min后烘干。所得試樣經(jīng)過摩擦磨損試驗(yàn)測得摩擦系數(shù)為0.33。
實(shí)施例2用球磨機(jī)制備MoS2納米顆粒，表面活性劑曲拉酮的濃度為0.5％，超聲波攪拌的時(shí)間是30min，超聲浸漬的時(shí)間是5min。所得試樣經(jīng)過摩擦磨損試驗(yàn)測得的摩擦系數(shù)是0.25。
實(shí)施例3用球磨機(jī)制備MoS2納米顆粒，表面活性劑曲拉酮的濃度為5％，超聲波攪拌的時(shí)間是60min，超聲浸漬的時(shí)間是5s。所得試樣經(jīng)過摩擦磨損試驗(yàn)測得的摩擦系數(shù)為0.3。
實(shí)施例4直接將PTFE乳液放入超聲波中攪拌30min，然后將試樣放入PTFE乳液中超聲浸漬10min。所得試樣經(jīng)摩擦磨損試驗(yàn)測得的摩擦系數(shù)是0.27。
權(quán)利要求
1.一種表面復(fù)合材料超聲波制備工藝，其特征在于具體如下(1)將固體潤滑劑制成納米顆粒；(2)用超聲波將溶液攪拌均勻，液體潤滑劑直接放入超聲波中攪拌；(3)最后用超聲波的方法將固體潤滑劑或液體潤滑劑填充到鋁陽極氧化膜的微孔中制備表面復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種自潤滑表面復(fù)合材料超聲波制備工藝，其特征是固體潤滑劑為MoS2、固體PTFE、WS2、CaF2、BaF2、Pb2O3、氧化碲、石墨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種自潤滑表面復(fù)合材料超聲波制備工藝，其特征是液體潤滑液PTFE乳液以及油脂潤滑劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種自潤滑表面復(fù)合材料超聲波制備工藝，其特征是對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述(1)采用的固體潤滑劑制備納米固體潤滑劑微粒；(2)將制備好的納米固體潤滑劑微粒配置懸濁液放入超聲波中攪拌，時(shí)間為10-60min，攪拌后的懸濁液均勻、渾濁，為了懸濁液穩(wěn)定更長時(shí)間，在懸濁液中加入表面活性劑，對于PTFE乳液以及油脂潤滑劑這類液體潤滑劑則直接放入超聲波中攪拌；(3)超聲波浸漬，將試樣放入制備好的懸濁液中，放入超聲波中浸漬，時(shí)間為5s-30min；(4)將超聲浸漬后的試樣放入烘箱中烘干，即得到自潤滑表面復(fù)合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的這種自潤滑表面復(fù)合材料超聲波制備工藝，其特征是表面活性劑為非離子型表面活性劑曲拉酮或聚乙二醇脂肪酸或脂肪酸單甘油酯，表面活性劑的濃度范圍為0.01％-5％。
全文摘要
一種自潤滑表面復(fù)合材料超聲波制備工藝屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。本發(fā)明具體如下將固體潤滑劑制成納米顆粒；用超聲波將溶液攪拌均勻，液體潤滑劑直接放入超聲波中攪拌；最后用超聲波的方法將固體潤滑劑或液體潤滑劑填充到鋁陽極氧化膜的微孔中制備自潤滑表面復(fù)合材料。本發(fā)明能有效的提高材料的摩擦系數(shù)，未經(jīng)過自潤滑處理的試樣摩擦系數(shù)為0.5－0.7，經(jīng)過本發(fā)明處理過的試樣摩擦系數(shù)只有0.25－0.4左右，提高鋁質(zhì)材料的摩擦學(xué)性能，同其它的自潤滑處理技術(shù)相比，本發(fā)明具有適用范圍廣、操作簡便的特點(diǎn)，不僅適用于填充固體潤滑劑，同樣適用于液態(tài)的潤滑劑，而且本發(fā)明對工件的要求低，能有效的填充工件的內(nèi)壁以及復(fù)雜工件。
文檔編號F16C33/02GK1403633SQ0213737
公開日2003年3月19日 申請日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月10日
發(fā)明者王浩偉, 曾芃 申請人:上海交通大學(xué)