本发明涉及一种涂层表面改性的处理方法。本发明先对涂层喷砂然后进行阳极氧化处理,在涂层表面制备出比较均匀的凹坑织构纹理,从而改善涂层的摩擦学性能。
背景技术:
在摩擦组件材料表面沉积耐磨涂层是一种常见的表面改性技术,该技术可以提高摩擦组件的摩擦学性能,减少磨损,延长机械设备运动部件的使用寿命。近年来的研究结果表明,对耐磨涂层进行掩膜处理、激光处理等,形成织构化形貌,可以进一步改善摩擦副的摩擦学性能。但这些技术的采用存在处理过程粗细繁琐、设备价值高昂、维护困难等,增加了工艺技术的难度,从而限制了该技术的工业推广。因此,寻求一种成本低廉、操作简单的涂装改性技术,在涂层表面制备出良好的织构纹理,改善摩擦副的润滑性能,成为材料表面处理的一个努力方向。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种涂层表面改性的处理方法。
本发明利用表面喷砂技术在涂层表面形成粗糙面,然后进行阳极氧化处理,在材料表面沉积的涂层上制备出良好的凹坑织构形貌,达到改善摩擦副润滑性能的效果。
一种涂层表面改性的处理方法,其特征在于包含如下步骤:
a)涂层的制备与选择:采用物理方法或化学方法在材料表面制备导电涂层;
b)喷砂处理:将清洗后的导电涂层置于喷砂箱内,进行喷砂处理,使涂层表面粗糙度变大;
c)阳极氧化处理:将清洗后的喷砂涂层置于阳极氧化池中,进行阳极氧化处理,形成具有均匀凹坑形貌的织构纹理;
d)涂层最终清洗:将经阳极氧化处理的涂层依次在蒸馏水和有机溶剂中超声清洗,自然晾干或烘干。
所述材料为不锈钢或轴承钢。
步骤a)中所述导电涂层的制备方法为化学电镀、喷涂或气相沉积。
所述导电涂层为氮化铬、TiN涂层或TiAlN涂层。
所述喷砂处理使用的喷砂为玻璃微球、无规则形状的钢砂、无规则形状的碳化硅或无规则形状的刚玉。
所述喷砂的目数为30目~400目。
所述喷砂处理使用的喷砂压力为5psi~30psi。
所述阳极氧化处理的参数为:电解液温度为0℃~30℃,阳极氧化电压为2V~30V,电流密度为0.1A/dm2~30A/dm2。
所述电解液为硫酸及其盐、磷酸及其盐、草酸及其盐中的一种或两种以上的混合物。
本发明提供的涂层表面改性处理工艺,具有方法简单、操作容易,成本低廉,得到均匀凹坑的织构形貌。该织构形貌可使摩擦副在运动过程中减小磨损,延长运动部件的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
TiN涂层的表面改性处理,包括以下步骤:
a)将Ø24mm×8mm的9Gr18钢块试样抛光清洗干净后,置于物理气相沉积薄膜设备中,采用多弧离子镀技术制备氮化钛(TiN)硬质薄膜。
b)将试样超声清洗后转移至喷砂箱内,在10psi的压力下,将150目白刚玉喷射到试样表面,喷枪头距离试样表面约5cm,喷砂时间约10s,得到粗糙度Ra为1µm的粗糙表面。
c)将经过喷砂处理的TiN试样超声清洗并风干,去除喷砂过程中的污染物。然后再将试样转移至电解池中进行阳极氧化处理。电解液为1mol/L的硫酸铵,极板距离为2cm,电压为5V,电流为1A,电流密度为22A/dm2,阳极氧化时间为300s。
d)将处理后的TiN试样取出,依次有蒸馏水和无水乙醇进行超声清洗,并风干,最终得到织构化形貌。
实施例2
TiAlN涂层的表面改性处理,包括以下步骤:
a)将Ø24mm×8mm的9Gr18钢块试样抛光清洗干净后,置于物理气相沉积薄膜设备中,采用多弧离子镀技术制备氮化铝钛(TiAlN)硬质薄膜。
b)将试样超声清洗后转移至喷砂箱内,在10psi的压力下,将60目白刚玉喷射到试样表面,喷枪头距离试样表面约5cm,喷砂时间约10s,得到粗糙度Ra为1.3µm的粗糙表面。
c)将经过喷砂处理的TiAlN试样超声清洗并风干,去除喷砂过程中的污染物。然后再将试样转移至电解池中进行阳极氧化处理。电解液为1mol/L的硫酸铵,极板距离为2cm,电压为5V,电流为1A,电流密度为22A/dm2,阳极氧化时间为300s。
d)将处理后的TiAlN试样取出,依次有蒸馏水和无水乙醇进行超声清洗,并风干,最终得到织构化形貌。