[发明专利]一种运动联接部位用增摩镀层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种运动联接部位用增摩镀层，该增摩镀层由与基体表面相结合的镍过渡层以及设在所述镍过渡层上固定陶瓷颗粒的镍磷复合镀层组成；所述镍磷复合镀层中磷含量为7~9 wt.%；所述陶瓷颗粒的平均分布密度为5~20%；所述镍过渡层与所述基体表面的结合强度≥50N。同时，本发明还公开了该增摩镀层的制备方法。本发明可有效提高联接部件间的摩擦力，并增强接触面间承载强度。

技术领域

本发明涉及机械设计联接部件表面处理技术领域，尤其涉及一种运动联接部位用增摩镀层及其制备方法。

背景技术

大功率水冷加强型柴油发动机已被广泛应用于坦克、战车、船舶、工程车辆、铁路工程机械、石油设备、电站等方面。而柴油发动机内的动力传动装置中的曲轴与滑动轴承、变速器中的齿轮与轴、涡轮的齿圈与轮心、减速器中的齿轮与轴等关键制动及传动部件间联接均属于摩擦联接，依靠联接中啮合面间的摩擦来传递扭矩或横向力，相互接触零件之间必须不能发生相对滑移或沿啮合面方向移动，方能使柴油机功率高效输出。一般采用高强度螺栓、螺钉、螺母或铆钉等紧固件使得这些摩擦联接处于紧固状态，如柴油机中飞轮螺栓螺纹尺寸为M16×1.5和曲轴螺栓孔深度为17.8mm，不计算倒角部分螺栓装配拧紧时的有效螺纹最小只有14.9mm，并且钢/钢之间的静摩擦系数一般为0.07~0.2，很显然单纯依靠螺栓性能是无法保证联接部件间横向力和扭矩高效传送，更存在相对旋转及螺栓断裂的情况，无法适应现代柴油机机械设计紧凑化、轻量化、功率输出密集化的技术发展需求。

为了保证螺栓使役安全可靠，必须增加曲轴、齿轮、飞轮等动力传动装置联接之间的摩擦力和避免联接面发生相互滑移，更考虑到柴油机诸如曲轴的空间有限，使用具有增摩效果的垫圈、法兰等则是解决螺栓问题的唯一切实可行方案。根据固体间产生摩擦的机械啮合及粘着摩擦理论，通过增加上述联接部件表面的摩擦力以发挥联接部件间机械互锁功效和避免发生相互滑移，在诸如垫圈、法兰联接、中心螺栓联接及螺旋键等紧固件表面镀覆高摩擦力的涂层则为解决摩擦联接面高可靠联接提供了简单而实用的技术途径。即在联接部件表面镀覆一层包含有微细硬质颗粒的金属粘结层可使得部件间摩擦传递力矩加倍，甚至在动载荷下传递扭矩及横向力更大。

国内引进柴油机使用的增摩片一直依赖于进口，增摩技术均为美国、德国等知名发动机配件企业所掌握（US2879092、US20070140785、US2008/0247817、WO2010118747 A1及WO2007/131744 A2），而国内柴油机企业对联接部件增摩技术尚处于探索阶段。根据国外相关专利及研究资料显示，增摩技术核心主要分两部分：① 制备涂层的工艺可在金属表面上形成较为粗糙的表面形态；② 制备涂层的材料必须具有较高的剪切强度和较低的受压屈服极限。人们曾通过蒸镀、溅射、热喷涂、烧结、氮化等方式在机械联接部位加入或原位生成硬质颗粒，使得联接部件表面镀覆一层含有硬质颗粒的镀层或是通过部件强化处理提高其机械硬度来增大联接部件间的摩擦力，但存在部件增摩效果低及传递功效低和操作复杂性的缺点。

美国ESK公司采用简单化学镀技术在法兰、螺钉、螺栓、支撑件等联接零件表面上镀覆了Ni-金刚石涂层则克服了前述处理方式的复杂性，使得配副间静摩擦系数提高到0.7甚至更高，从而为柴油机机械设计紧凑化和轻量化设计提供了一个可行的方案，然而化学沉积镀层的膜基结合强度较差，严重制约着联接部件使用寿命。因此，从柴油机增摩片国产化需求迫切性及国外增摩技术垄断角度出发，为了保证柴油机动力传动装置用联接部件高效传递扭矩及横向力，解决螺栓断裂问题和避免摩擦联接部件间发生相对滑移，亟需自主发展柴油机动力传动装置用联接部件表面增摩技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有效提高联接部件间的摩擦力和增强接触面间承载强度的运动联接部位用增摩镀层。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该运动联接部位用增摩镀层的制备方法。