[发明专利]一种在激光微孔模板中种植固体润滑材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体润滑技术领域，更具体是涉及一种在激光微孔模板中种植MoS₂和PTFE混合固体润滑材料。

背景技术

润滑材料分为三种：液体润滑剂(润滑油)、半固体润滑剂(润滑脂)和固体润滑剂。相对润滑油、脂，固体润滑剂有很大的优点。润滑油、脂温度使用范围非常的窄，超过这一温度范围，润滑油、脂将失去其润滑效果，而固体润滑材料却又很广的发挥空间；就承载能力而言，固体润滑剂远强于润滑油、脂；在高真空、强辐射、在气体或流体中等极端条件下，润滑油、脂容易失效，也需要借助于固体润滑剂；固体润滑剂的贮存、运输和使用对环境和产品的污染也比润滑油、脂少得多；固体润滑剂的时效变化小，保管较为方便。

石墨、MoS₂、BN等固体润滑剂脆性大，在润滑的过程中流失很快，常用粘结固体润滑涂层来减缓润滑剂的流失，唐国钢在《二硫化钼自润滑复合涂层的制备方法及自润滑滑块》中将石墨、二硫化钼和铜粉混入磷酸二氢铝粘结剂中，通过喷涂，加热固化形成润滑层，改善了该方法，但是其承载能力、润滑寿命等性能上仍存在不足。

李倩倩在《磁控溅射制备减磨MoS₂/C/Ti复合薄膜的方法》、《二硫化钼基润滑耐磨复合薄膜的制备方法》和张平的《一种抗摩擦磨损性能优异的MoS₂-Ti复合膜及其制备方法》运用溅射的方法制备MoS₂和Ti化合物的复合涂层，通过提高润滑薄膜自身的强度和与基体的结合强度。但是，其制造工艺要求苛刻，溅 射前表面处理不到位，在承载摩擦时容易出现剥落现象，而且薄膜厚度均匀性难以控制。

殷明华在《一种镶嵌式固体润滑轴承》中轴承中运用润滑孔填注固体润滑材料。但是其使用的润滑孔为通孔而且孔径较大，仍然无法有效的控制固体润滑材料的流失。

发明内容

本发明的目的在于克服固体润滑持续时间短的问题，从而提供的一种在激光微孔模板中种植固体润滑材料的方法，能在摩擦的过程中不断释放润滑材料，起到持续润滑的效果，由此解决了固体持续润滑时间短的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种在激光微孔模板中种植固体润滑材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：对激光熔覆层进行预处理，使之表面清洁，其中，熔覆层先分别进行打磨、抛光，再进行超声波清洗；

S2：对S1中获得激光熔覆层表面进行激光微孔化处理，其中，将S1中获得的激光熔覆层基体置于光机电一体化的激光加工工艺平台中，调整激光加工的工艺参数对激光熔覆层进行微孔化处理，从而获得不同孔径、不同孔深、不同中心间距的微孔结构；

S3：对S2中获得微孔激光熔覆层基体进行后处理，其中，先将S2中获得基体表面擦拭酸蚀液进行腐蚀，接着取出用清水冲洗，然后用酒精超声清洗，最后吹干备用；

S4：对S3获得的微孔基板进行电泳沉积，其中，该电泳沉积在包含有固体润滑材料的悬浮液中进行，沉积后在烘箱中干燥；

S5：对S4中获得的润滑涂层进行烧结，使之致密化。

进一步的，所述步骤S2中获得的激光微孔化处理的微孔深度为20～45μm，其中，微孔深度为铁基合金表面距微孔最深处的距离。

进一步的，所述步骤S2中获得的激光微孔化处理的微孔孔径为70～90μm，其中，微孔孔径为微孔的最大直径。

进一步的，所述步骤S2中获得的激光微孔化处理的微孔的孔中心间距100～200μm，其中，微孔中心间距为微孔圆心间的距离。

进一步的，所述S4中电泳沉积采用的固体润滑材料的悬浮液，其中，电泳沉积悬浮液为在200mL的去离子水中1.0～2.0g分散剂曲拉通和2.0～4.0g固体润滑剂。

进一步的，所述S4中电泳沉积采用的固体润滑材料的悬浮液，其中，固体润滑材料为MoS₂和PTFE的混合材料，PTFE的质量分数为5～20％。

进一步的，所述步骤S5中，采用微波烧结，升温速度3℃/min，保温温度300～350℃，保温时间2h。

激光微孔化的机理：利用聚焦激光束对工件局部加热，使焦点处的材料迅猛升温直至熔化和汽化，熔化、汽化材料在汽化产生的压力下向外喷射，在该处形成微孔。

本发明的优点在于：本发明通过减磨和耐磨两个方面来提高工件的抗磨性能，而在减磨方面又通过结构和材料两个方面对固体润滑材料的润滑寿命进行改进。

耐磨方面：本发明所用基板为激光熔覆层，该熔覆层具有高硬度和高耐磨性。