CN106521599A - 一种涂层表面改性的处理方法 - Google Patents

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王德生
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杨军
王琴琴
孙嘉奕
翁立军
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Abstract

本发明公开了一种涂层表面改性的处理方法，包含如下步骤：a）涂层的制备与选择：采用物理方法或化学方法在材料表面制备导电涂层；b）喷砂处理：将清洗后的导电涂层置于喷砂箱内，进行喷砂处理，使涂层表面粗糙度变大；c）阳极氧化处理：将清洗后的喷砂涂层置于阳极氧化池中，进行阳极氧化处理，形成具有均匀凹坑形貌的织构纹理；d）涂层最终清洗：将经阳极氧化处理的涂层依次在蒸馏水和有机溶剂中超声清洗，自然晾干或烘干。本发明先对涂层喷砂然后进行阳极氧化处理，在涂层表面制备出比较均匀的凹坑织构纹理，从而改善涂层的摩擦学性能。

Description

一种涂层表面改性的处理方法
技术领域
本发明涉及一种涂层表面改性的处理方法。本发明先对涂层喷砂然后进行阳极氧化处理，在涂层表面制备出比较均匀的凹坑织构纹理，从而改善涂层的摩擦学性能。
背景技术
在摩擦组件材料表面沉积耐磨涂层是一种常见的表面改性技术，该技术可以提高摩擦组件的摩擦学性能，减少磨损，延长机械设备运动部件的使用寿命。近年来的研究结果表明，对耐磨涂层进行掩膜处理、激光处理等，形成织构化形貌，可以进一步改善摩擦副的摩擦学性能。但这些技术的采用存在处理过程粗细繁琐、设备价值高昂、维护困难等，增加了工艺技术的难度，从而限制了该技术的工业推广。因此，寻求一种成本低廉、操作简单的涂装改性技术，在涂层表面制备出良好的织构纹理，改善摩擦副的润滑性能，成为材料表面处理的一个努力方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涂层表面改性的处理方法。
本发明利用表面喷砂技术在涂层表面形成粗糙面，然后进行阳极氧化处理，在材料表面沉积的涂层上制备出良好的凹坑织构形貌，达到改善摩擦副润滑性能的效果。
一种涂层表面改性的处理方法，其特征在于包含如下步骤：
a）涂层的制备与选择：采用物理方法或化学方法在材料表面制备导电涂层；
b）喷砂处理：将清洗后的导电涂层置于喷砂箱内，进行喷砂处理，使涂层表面粗糙度变大；
c）阳极氧化处理：将清洗后的喷砂涂层置于阳极氧化池中，进行阳极氧化处理，形成具有均匀凹坑形貌的织构纹理；
d）涂层最终清洗：将经阳极氧化处理的涂层依次在蒸馏水和有机溶剂中超声清洗，自然晾干或烘干。
所述材料为不锈钢或轴承钢。
步骤a）中所述导电涂层的制备方法为化学电镀、喷涂或气相沉积。
所述导电涂层为氮化铬、TiN涂层或TiAlN涂层。
所述喷砂处理使用的喷砂为玻璃微球、无规则形状的钢砂、无规则形状的碳化硅或无规则形状的刚玉。
所述喷砂的目数为30目~400目。
所述喷砂处理使用的喷砂压力为5psi~30psi。
所述阳极氧化处理的参数为：电解液温度为0℃~30℃，阳极氧化电压为2V~30V，电流密度为0.1A/dm2~30A/dm2。
所述电解液为硫酸及其盐、磷酸及其盐、草酸及其盐中的一种或两种以上的混合物。
本发明提供的涂层表面改性处理工艺，具有方法简单、操作容易，成本低廉，得到均匀凹坑的织构形貌。该织构形貌可使摩擦副在运动过程中减小磨损，延长运动部件的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
TiN涂层的表面改性处理，包括以下步骤：
a）将Ø24mm×8mm的9Gr18钢块试样抛光清洗干净后，置于物理气相沉积薄膜设备中，采用多弧离子镀技术制备氮化钛（TiN）硬质薄膜。
b）将试样超声清洗后转移至喷砂箱内，在10psi的压力下，将150目白刚玉喷射到试样表面，喷枪头距离试样表面约5cm，喷砂时间约10s，得到粗糙度Ra为1µm的粗糙表面。
c）将经过喷砂处理的TiN试样超声清洗并风干，去除喷砂过程中的污染物。然后再将试样转移至电解池中进行阳极氧化处理。电解液为1mol/L的硫酸铵，极板距离为2cm，电压为5V，电流为1A，电流密度为22A/dm2，阳极氧化时间为300s。
d）将处理后的TiN试样取出，依次有蒸馏水和无水乙醇进行超声清洗，并风干，最终得到织构化形貌。
实施例2
TiAlN涂层的表面改性处理，包括以下步骤：
a）将Ø24mm×8mm的9Gr18钢块试样抛光清洗干净后，置于物理气相沉积薄膜设备中，采用多弧离子镀技术制备氮化铝钛（TiAlN）硬质薄膜。
b）将试样超声清洗后转移至喷砂箱内，在10psi的压力下，将60目白刚玉喷射到试样表面，喷枪头距离试样表面约5cm，喷砂时间约10s，得到粗糙度Ra为1.3µm的粗糙表面。
c）将经过喷砂处理的TiAlN试样超声清洗并风干，去除喷砂过程中的污染物。然后再将试样转移至电解池中进行阳极氧化处理。电解液为1mol/L的硫酸铵，极板距离为2cm，电压为5V，电流为1A，电流密度为22A/dm2，阳极氧化时间为300s。
d）将处理后的TiAlN试样取出，依次有蒸馏水和无水乙醇进行超声清洗，并风干，最终得到织构化形貌。

Claims (9)

1.一种涂层表面改性的处理方法，其特征在于包含如下步骤：
a）涂层的制备与选择：采用物理方法或化学方法在材料表面制备导电涂层；
b）喷砂处理：将清洗后的导电涂层置于喷砂箱内，进行喷砂处理，使涂层表面粗糙度变大；
c）阳极氧化处理：将清洗后的喷砂涂层置于阳极氧化池中，进行阳极氧化处理，形成具有均匀凹坑形貌的织构纹理；
d）涂层最终清洗：将经阳极氧化处理的涂层依次在蒸馏水和有机溶剂中超声清洗，自然晾干或烘干。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述材料为不锈钢或轴承钢。
3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于步骤a）中所述导电涂层的制备方法为化学电镀、喷涂或气相沉积。
4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述导电涂层为氮化铬涂层、TiN涂层或TiAlN涂层。
5.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述喷砂处理使用的喷砂为玻璃微球、无规则形状的钢砂、无规则形状的碳化硅或无规则形状的刚玉。
6.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述喷砂的目数为30目~400目。
7.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述喷砂处理使用的喷砂压力为5psi~30psi。
8.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述阳极氧化处理的参数为：电解液温度为0℃~30℃，阳极氧化电压为2V~30V，电流密度为0.1A/dm2~30A/dm2。
9.如权利要求8所述的处理方法，其特征在于所述电解液为硫酸及其盐、磷酸及其盐、草酸及其盐中的一种或两种以上的混合物。
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