[发明专利]微储油激光网格化复合固体润滑层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微储油激光网格化复合固体润滑层的制备方法，属于机械设备零部件的抗磨润滑（固体润滑、纳米润滑和油润滑）技术领域。

背景技术

摩擦现象广泛存在于冶金、矿山、建材、电力、机械、农机、国防以及航空、航天等工业中。机械设备零部件中的摩擦副，如齿轮与齿轮、轴与轴承、活塞环与缸套之间在工作环境中及与外界介质接触时，通常不可避免产生摩擦与磨损。磨损是材料三大失效形式之一，机械设备零部件损坏的80%，维修费用中的40%，都是由于磨损引起的，而且能源的1/3是消耗在克服摩擦方面。因此，有效地控制摩擦、改善润滑性能、减少磨损是节约能源和原材料、缩短维修时间和减少维修费用的重要措施，对提高产品质量、延长机械设备的使用寿命和增加其可靠性具有重要作用。特别是航空、航天、武器这些高新设备，要求其运动件必须面对严酷的工作环境（如高速、重载、高低温交变、多相介质流等）、承受极端苛刻的运行工况，因此，这些高新设备的损伤率和维修费用比普通设备零件更高，由此可见，这些高新设备的润滑问题是必须突破的关键技术。

摩擦磨损是材料表面和界面上的微观动态行为，疲劳裂纹由零部件表面向里延伸，这一现象已经引起了人们对材料表面性能的关注和研究。目前，改变材料表面、亚表面层的成分、结构和性能的表面改性技术得到了快速发展与应用，其中的激光表面淬火、等离子渗硫技术在近年来获得了快速发展，许多学者的研究成果表明，通过激光表面淬火、等离子渗硫技术可在一定程度上有效地控制摩擦，减少磨损。另外，油润滑技术也已被大量研究，应用于实践中，并取得显著成果。润滑油虽然仍占据当今机械运行和维护保养的主导地位，但其在重载、高温、高PV值等方面的应用局限性不容忽视。并且，上述这些技术是各自分离的，它们的有效性、可靠性和通用性在很大程度上受到限制，不能满足现如今对机械设备零部件的抗磨润滑的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微储油激光网格化复合固体润滑层的制备方法，该方法可在机械设备零部件的表面制备出具有低摩擦系数、高抗磨性能的微储油激光网格化复合固体润滑层，以解决机械设备零部件在恶劣环境下由于润滑不良造成的磨损失效问题，提升机械设备零部件在服役过程中的可靠性、延长其使用寿命、降低其维修费用。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种微储油激光网格化复合固体润滑层的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤一：在待处理的机械设备零部件的铬钼铜合金铸铁表面上涂刷常温快速磷化液，待该常温快速磷化液干燥后进行网格化激光淬火处理，以在该铬钼铜合金铸铁表面上形成网格状的硬化层；

步骤二：采用低温等离子渗硫工艺，在该硬化层的表面上制备具有蜂窝状结构的FeS固体润滑层；

步骤三：利用浸渍法，使含纳米粒子的润滑剂置入该FeS固体润滑层的蜂窝状结构内，从而微储油激光网格化复合固体润滑层制备完毕。

所述网格化激光淬火处理的工艺参数为：激光输出功率在300W～400W之间，激光扫描速度在35mm/s～40mm/s之间，激光光斑直径为1.5mm。所述硬化层的网格单元形状为菱形，所述硬化层的厚度在0.45mm～0.60mm之间，所述硬化层表面的显微硬度约为714HV0.5。

所述低温等离子渗硫工艺的工艺参数为：渗流所用气体为由分析纯硫粉末升华所得的硫蒸气，工作气压在130Pa～180Pa之间，渗硫温度在200℃～240℃之间，保温时间在1h～3h之间。所述FeS固体润滑层的厚度在5微米～8微米之间。

所述浸渍法是在设定浸渍温度下，将所述FeS固体润滑层在所述含纳米粒子的润滑剂中浸渍设定浸渍时间，使所述含纳米粒子的润滑剂置入所述FeS固体润滑层的蜂窝状结构的微纳孔内。所述设定浸渍时间在30min～60min之间，所述设定浸渍温度在20°C～60°C之间。

所述含纳米粒子的润滑剂为由基础油与纳米粒子超声混合设定时间，再球磨预定时间后得到的，该纳米粒子占混合总重量的0.2～0.5%，该基础油占混合总重量的99.5～99.8%。所述基础油为10W/40CF机油，所述纳米粒子为呈球形、粒径小于80nm的SiO₂纳米粒子或Al₂O₃纳米粒子或Fe₃O₄纳米粒子。

经过所述含纳米粒子的润滑剂浸渍后的所述FeS固体润滑层在室温下冷却后，擦去表面浮油，从而获得所述微储油激光网格化复合固体润滑层。

本发明的优点是：