[发明专利]一种钢铁材料表面耐磨自润滑黑色复合涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种钢铁材料表面耐磨自润滑黑色复合涂层的制备方法。它依次按照以下步骤进行：（一）氧氮化基底层制备；（二）氟聚合物涂层制备。本发明可根据需要选择制备哑光、亮光外观的复合涂层，能够实现批量化处理，具有不改变工件尺寸、结合好、无污染等优点。

技术领域

本发明属于钢铁材料表面处理技术领域，尤其涉及一种钢铁材料表面耐磨自润滑黑色复合涂层的制备方法。

背景技术

目前，常用的钢铁材料表面自润滑涂层有喷涂特氟龙涂层、热喷涂MoS₂涂层、复合电镀Ni-PTFE涂层等。然而特氟龙涂层存在结合强度不足，热喷涂MoS₂涂层存在孔洞多、易脱落，复合电镀涂层存在污染、镀液稳定性、结合力有限等问题。

钢铁材料表面耐磨自润滑黑色复合涂层技术是一种金属表面新型复合改性技术，通过将两种工艺结合，发挥其各自的优点，在性能上互相取长补短，达到1+1＞2的效果。

国内具有耐磨自润滑功能的复合涂层多采用金属镀层与氟聚合物涂层相结合的方式，来增强耐蚀和减摩效果，但其复合镀层的结合力有限，且电镀或化学镀工艺具有较大的污染，使用有一定的局限性。

中国专利200410040688.2钢铁材料氟聚合物协合涂层处理工艺，涉及一种钢铁的含氟聚合物协合涂层处理工艺，其首先对钢铁材料进行化学镀镍以制备协合涂层的基底层，然后再在表面引入氟聚合物，并在真空状态下进行热处理使氟聚合物与化学镀镍层熔合为一体，形成协合涂层。该协合涂层的基底层为化学镀镍层，其制备成本高、对环境有污染、与钢铁材料表面结合力有限。

中国专利201310203009.8一种镍-聚四氟乙烯涂层的制备方法，它将镍与聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、过氟烷基化物和其他助剂进行配伍作为电镀液，并在一定条件下进行电镀，其涂层具有润滑、抗粘、耐腐的效果。但该涂层采用电镀方法制备，对环境有较大污染，且外观颜色呈灰白色。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢铁材料表面耐磨自润滑黑色复合涂层的制备方法，该制备方法可根据需要选择制备哑光、亮光外观的复合涂层，能够实现批量化处理，具有不改变工件尺寸、结合好、无污染等优点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种钢铁材料表面耐磨自润滑黑色复合涂层的制备方法，其特征在于，它依次按照以下步骤进行：

（一）氧氮化基底层制备

⑴去除钢铁材料表面锈蚀，然后脱脂，最后用水漂洗；

⑵置于250～400℃下保温15～60min；

⑶放入氮化盐浴中进行氮化处理，处理温度520～600℃，处理时间为60～150min；其中，氮化盐浴由下述各个组分组成，各组分含量按重量百分比计分别为：25～40%的CO(NH₂)₂，35～45%的Na₂CO₃，18～28.4%的KCl，0.5～1.5%的La₂(CO₃)₃，0.001～0.1%的K₂S；

⑷放入氧化盐浴中进行氧化处理，处理温度300～420℃，处理时间10～30min；其中，氧化盐浴由下述各个组分组成，各组分含量按重量百分比计分别为：15～25%的CO(NH₂)₂，5～10%的NH₄ClO₃，5～10%的KOH，60～70%的KCl；

⑸去除钢铁材料表面厚度为0.005～0.02mm的疏松层；

⑹置于250～400℃下保温15～60min；