专利名称：一种用于动车制动系统阀体表面复合强化处理技术的加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属零件表面复合强化处理加工工艺，特别是用于动车制动系统中阀体的表面复合强化处理工艺。
背景技术：
为了使材料具有一定的工艺参数，例如相当大的硬度和较小的摩擦系数，通常需要对材料进行表面复合强化处理，以提高其耐摩擦疲劳寿命。表面强化处理技术是指采用物理或化学方法，对材料表面进行处理，改变材料表面的形态，在材料表面生成具有特殊性能的膜层，赋予材料本身所不具备的机械、物理或化学性能。尤其是对于较软的金属例如铝，表面复合强化处理更为重要。
例如在动车制动系统中，应用了很多空气控制阀，阀内大量采用了动密封结构，要求具有密封功能的孔结构其功能密封表面具有相当的硬度和小的摩擦系数，使产品具有高的耐摩擦疲劳寿命。具体而言，动车制动系统中，压力变化阀产品中的反向阀体内腔为活塞密封结构，产品特性要求活塞密封结构具有高的耐磨性(HV0. 025 :450+3°)和疲劳寿命(IO6循环测试)，而反向阀体的基材为铝材，铝材质软、塑性高不能满足产品特性的要求，所以此类产品结构需要应用表面强化处理技术。铝材提高表面硬度的最有效方法是硬质阳极氧化技术的应用，但通常的硬质阳极氧化技术生成的防护层相对于产品的高疲劳寿命要求仍然存在不足，主要表现为功能层硬度不够和表面粗糙度偏大，不能满足产品疲劳寿命的要求和高低温(_40°C、70°C范围内)密封测试要求。
发明内容
为解决现有技术的问题，本发明提供一种复合防护技术加特殊工程方法相结合的工艺过程，使金属零件特别是铝材产品表面硬度和表面粗糙度能够满足产品环境温度下的疲劳测试和高低温测试要求。本发明提供一种金属零件的表面处理方法，包括在金属零件的表面形成氧化膜；对金属零件的表面进行抛丸处理；在金属零件的表面生成PTFE涂层；和对金属零件的表面进行抛光。本发明可应用在要求具有高疲劳寿命的产品中。例如对于动车中常用的铝制零件，在不失铝材特性的条件下，既保持了结构塑性好、易加工、质量轻等特点，又能使结构满足产品耐磨特性的要求；同时设备要求低，；工艺过程简单；质量可控性好，每阶段工艺过程都有可靠的指标对质量进行检测(厚度、硬度、表面光洁度等)。
通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图I示出了本发明的表面强化复合处理方法的流程。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。本发明提供一种金属零件的表面处理方法100，该方法用于铝材金属材料制成的 零件。下面参考图I详细介绍该表面处理方法100。如图I所示，在步骤110，利用常用的金属零件制造方法，例如车削、铣削等制成金
属零件。在步骤120，在金属零件的表面形成表面氧化膜，例如通过硬质阳极氧化处理方法，首先将加工好的零件在碱液中除油，再在弱酸中活化，接着进行氧化，最后进行封闭处理，强化层硬度要求(维氏硬度HVaμ :450+3°)。硬质阳极氧化处理的优选工艺参数如下温度-2 -4° C，时间6(T70min，电流4 6A。氧化膜厚度优选45±5 μ m。在步骤130，对金属零件的表面进行抛丸处理，优选使其表面粗糙度小于或等于Rmax IO,特别注意零件的功能表面。在步骤140，在金属零件的表面生成PTFE涂层。可使用专用的PTFE涂料对抛丸后零件进行整体涂装，采用的方式例如为浸涂或喷涂，特别注意零件的功能表面不要存在流挂、厚度不均、漏涂等缺陷。同时确保涂层厚度满足实际工艺要求，例如优选5 10 μ m。在步骤150，对金属零件的表面进行抛光。可采用自动或人工的方式对零件功能表面进行抛光处理，优选使其表面光洁度不大于Rmax2. 5。下面以铝材为例对本发明的效果进行描述。本发明的工艺过程在铝材表面生成的强化层能显著提高产品的疲劳寿命和高低温密封性能。例如在对于动车制动系统中高频运动的活塞结构，经过本发明的工艺处理过的活塞结构能够充分满足其性能和耐久性的要求。根据本发明的另一个实施例，在金属表面(例如铝)形成氧化膜之前，可以用辊子对金属表面进行轧制从而在金属表面形成孪晶；纳米孪晶的厚度例如小于200nm。优选的，所述辊子在金属表面上以O. I 50mm/分钟速度推进。通过对金属表面进行轧制，进一步提高了金属基体的强度和寿命，改变了显微组织结构和应力状态。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种金属零件的表面处理方法，包括 在金属零件的表面形成氧化膜； 对金属零件的表面进行抛丸处理； 在金属零件的表面生成PTFE涂层；和 对金属零件的表面进行抛光处理。
2.如权利要求I所述的金属零件的表面处理方法，其特征在于，所述零件由铝材及其合金材料制成。
3.如权利要求I或2所述的金属材料表面处理方法，其特征在于，通过下列方式在金属材料表面形成表面氧化膜将金属零件在碱液中除油，在弱酸中活化，接着进行氧化、封闭处理。
4.如权利要求I或2所述的金属材料表面处理方法，其特征在于，所形成的表面氧化膜的厚度为45±5μπι，维氏硬度为HVO. 025 :450+30。
5.如权利要求1-2中任一项所述的金属材料表面处理方法，其特征在于，所述对金属零件的表面进行抛丸处理的步骤使其表面粗糙度不大于Rmax10。
6.如权利要求1-2中任一项所述的金属材料表面处理方法，其特征在于，所述对金属零件的表面进行抛光的步骤使得金属零件表面光洁度不大于Rmax2. 5。
7.如权利要求1-2中任一项所述的金属材料表面处理方法，其特征在于，所述金属零件为动车制动系统中要求具有高疲劳寿命阀类产品中的活塞密封结构。
全文摘要
本发明提供一种金属零件的表面处理方法，包括在金属零件的表面形成氧化膜；对金属零件的表面进行抛丸处理；在金属零件的表面生成PTFE涂层；和对金属零件的表面进行抛光处理。本发明可应用在动密封工作表面具有高疲劳寿命的产品中。
文档编号C21D7/06GK102912398SQ201210417118
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者张海军, 刘鹏, 刘宝安, 程鑫 申请人:中国铁道科学研究院机车车辆研究所, 北京纵横机电技术开发公司