[发明专利]一种钛及钛合金表面自润滑耐磨复合涂层及其制备方法

摘要

本发明公开了一种钛及钛合金表面自润滑耐磨复合涂层及其制备方法。所述的复合涂层包括依次连接的钛及钛合金基底表面、氧化陶瓷涂层和自润滑涂层。所述的钛及钛合金基底为采用NdYAG脉冲激光打孔器预处理的织构化表面，所述的氧化陶瓷涂层为采用等离子电解氧化处理生成的硬质氧化陶瓷涂层，所述的自润滑涂层为掺杂石墨烯的超高分子量聚乙烯涂层。本发明通过在超高分子量聚乙烯涂层中加入石墨烯，使其形成片层状复合结构，提高了涂层的表面润湿性，降低了涂层的摩擦系数和磨损率，改善了涂层表面的摩擦性能。本发明能够在钛及钛合金表面制备出硬度高，摩擦系数磨损率低的耐腐磨合涂层，且涂层表面平整、光滑和致密，具有很好的耐摩和耐腐蚀性。

主权项

一种钛及钛合金表面自润滑耐磨复合涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，打磨钛及钛合金部件表面，将打磨后的钛及钛合金浸入含硝酸20～30g/L和氢氟酸10～15g/L的溶液中，表面氧化层腐蚀完全后，在乙醇中超声处理，水洗，干燥，得到预处理后的钛及钛合金；步骤2，采用Nd:YAG脉冲激光打孔器在预处理后的钛及钛合金表面打圆孔，孔径为0.05～0.2mm，面积率为5％～25％，得到表面织构化的钛及钛合金；步骤3，对表面织构化的钛及钛合金进行等离子电解氧化处理，以铝酸钠‑磷酸钠体系或硅酸钠‑磷酸钠体系为电解液，等离子电解氧化处理的参数为电流密度1～2A/dm2，电压450V～550V，占空比20％～25％，频率400～800Hz，反应时溶液温度低于5℃；步骤4，按超高分子量聚乙烯与石墨烯的质量比为200:1～100:1，将超高分子量聚乙烯与石墨烯超声分散在十氢萘中，在150～160℃下搅拌溶解，其中，超高分子量聚乙烯的浓度为0.015～0.03g/mL；步骤5，将等离子电解氧化处理后的钛及钛合金烘干，在90～100℃下浸入120～150℃的超高分子量聚乙烯和石墨烯的热溶液中，提拉成膜，提拉速率为1～5mm/s；步骤6，将提拉处理后的钛及钛合金加热至100～120℃，保温18～24h，取出后自然冷却至室温，得到钛及钛合金表面自润滑耐磨复合涂层。