[发明专利]一种真空载流滑动电接触部件表面润滑处理方法

说明书

本发明公开了一种真空载流滑动电接触部件表面润滑处理方法，首先通过激光织构方法在基材表面构筑网格状条纹织构形貌；再将二硒化铌粉乙醇分散液喷涂到经激光织构预处理的基材表面，空气中表干，即在基材表面形成润滑涂层。本发明将表面织构设计与二硒化铌润滑材料相结合，利用织构凹槽存储NbSe₂润滑剂，在摩擦过程中源源不断补充到接触表面起到边界润滑作用；凹槽的设置会避免接触面形成厚实的NbSe₂介电层，利用基材凹槽边缘以及复合超薄的NbSe₂结构实现电流的高效传输，处理后的润滑表面既保持了与电镀金涂层同一量级的导电性，且润滑和电噪音波动性能得到大幅改善，可广泛适用于航天领域滑动电接触运动部件的表面润滑处理。

技术领域

本发明涉及一种真空载流滑动电接触部件表面润滑处理方法，属于润滑领域和摩擦领域。

背景技术

滑动电接触部件在航天装备中普遍应用，并发挥着十分重要的作用。以太阳能帆板导电滑环为例，其作为航天器能源供应“电传输”关键核心产品，负责将太阳翼产生的电能和信号传输至航天器内部，其性能的好坏直接决定着整个系统的可靠性、稳定性和使用寿命。而对于航天服役环境下的要求来说，较常规滑动电接触情况更为严苛和特殊。在服役工况方面，除了常规的机械磨损外，载流产生的电弧侵蚀会对材料产生巨大的破坏作用，同时在高真空、电流热的作用条件下，材料原子的相互扩散与冷焊黏着问题严重；在性能要求方面，航天材料具有高可靠、长寿命、不可维修、无备份等特点，还需要考虑其在真空条件下的润滑性、导电性、在载流过程中的性能稳定性以及在滑动接触过程中的电噪音等。因此，大气环境下常用的许多电接触润滑材料在航天领域都受到了限制，例如广泛使用的石墨电刷等材料，在真空中减磨耐磨性能均大幅变差。目前来说，金、铂等贵金属材料由于其优异的导电性和化学稳定性，仍然是主要的现役真空电接触润滑材料。但是单纯的金-金金属配副在真空载流条件下，摩擦系数会呈现一个很高的水平。《空间摩擦学手册》数据表明金-金配副典型摩擦系数为0.3以上，会造成严重的磨损，影响寿命。随着新一代航天器的延寿要求的大幅提升，如卫星、空间站的服役寿命由3-5年提高至10-15年，现有材料暴露出明显的不足，已逐渐不能满足发展需求，迫切需要能够在真空载流工况条件下具有超低摩擦、长寿命、高传导一体化的新型空间润滑材料体系和技术。

NbSe₂具有类似于MoS₂的层状易剪切结构，具有优异的润滑属性，在空气环境中摩擦系数为0.1左右，在高真空下表现更加优异，摩擦系数约为0.02。同时由于其电子结构的特异性，表现出金属导电性，电阻率为5.35×10^-4 Ω·cm，比二硫化钼低六个数量级，比石墨低一个数量级。但相对于现役的电镀金涂层（电阻率为2.4×10^-6 Ω·cm）导电性仍相差两个数量级，如何能够适用于空间特殊的电接触环境（真空、高载流），并且满足低摩擦、长寿命、高传输、低噪音等方面的高标准要求，还没有相关的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空载流滑动电接触部件表面润滑处理方法，以改善电接触部件表面的润滑、耐磨和电接触性能。

本发明一种真空载流滑动电接触部件表面润滑处理方法，包括以下步骤：

（1）基材表面的预处理：通过常规的激光织构方法在基材表面构筑网格状条纹织构形貌。其中基材可选自铜、钛合金、铝、钢等金属。网格状条纹织构形貌为矩形、六边形、平行四边形网格状图案（如附图1）。激光条纹宽度为10~500微米，条纹间距为50~1000微米，条纹深度大于5微米。