专利名称：铝合金自润滑表面复合材料的热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及复合材料的热处理工艺，尤其涉及铝合金阳极氧化膜表面 聚四氟乙烯润滑涂层的热处理工艺，属于复合材料技术领域。
背景技术：
为了解决铝合金材料表面质软、耐磨性差、摩擦系数高等弱点，需要 进行铝及铝合金的摩擦学表面改性处理。首先，在铝合金表面制备硬质阳 极氧化膜，随后在氧化铝膜表面的微孔中填充各种润滑性物质，使铝材表 面具有良好的耐磨性和良好的自润滑性。
为保证自润滑表面涂层可靠性，必须保证润滑涂层与氧化膜具有良好 的结合力。目前对大孔径阳极氧化膜的制备和填充工艺有大量的研究，这 些研究针对提高润滑涂层与氧化膜结合力的热处理工艺研究较少，普遍采 用一般的热处理工艺，其工艺无法保证润滑涂层与氧化膜紧密结合，从而 造成铝合金表面自润滑寿命短的结果，其润滑效果不甚理想。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种铝合金自润滑表 面复合材料的热处理工艺，旨在有效提高润滑涂层与阳极氧化膜的结合 力。
本发明的目的通过以下技术方案来实现
铝合金自润滑表面复合材料的热处理工艺，将铝合金材料进行硬质阳 极氧化，在硬质阳极氧化膜多孔中引入聚四氟乙烯纳米润滑颗粒，通过仿 负压填充的真空热处理方法使得润滑颗粒与阳极氧化膜紧密结合，具体包
括以下步骤——
(a) 将经过硬质阳极氧化及填充聚四氟乙烯纳米润滑颗粒的铝合金材 料放置于真空炉中，进行加热，加热温度为33(TC 39(TC;
(b) 待炉内温度达到33(TC 39(TC后，开始抽真空，使绝对压力低 于lxlO_2Pa;
(c) 当绝对压力低于1x10—》a之后，开始保温，保温时间为30min 120min;
(d) 结束保温后，卸去真空，在向炉内放入空气的同时，使炉内温 度控制在330。C 39(TC;
(e) 待炉内气压达到大气压力之后，在炉中随炉冷却。 进一步地，上述的铝合金自润滑表面复合材料的热处理工艺，步骤(b)
将炉内温度控制在360。C 38(TC，进行抽真空，使绝对压力在1x10—3Pa lxlO_2Pa。
更进一步地，上述的铝合金自润滑表面复合材料的热处理工艺，将经 过硬质阳极氧化及填充聚四氟乙烯纳米润滑颗粒的铝合金材料放置于真 空炉中，进行加热，加热温度为380°C;待炉内温度到达38(TC后，开始 抽真空，使绝对压力在1x10—3Pa;当绝对压力达到1x10—3Pa之后，开始 保温，保温时间为90min;结束保温后，卸去真空，在向炉内放入空气的 同时，使炉内温度为38(TC;待炉内气压到达大气压力之后，随炉冷却。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进歩主要体现在 本发明通过仿负压填充的真空热处理工艺，使聚四氟乙烯润滑颗粒与 阳极氧化膜紧密结合。加热过程中，铝合金表面的聚四氟乙烯纳米润滑颗 粒逐渐开始溶化进入流动状态；抽真空的过程中，铝合金阳极氧化膜纳米 孔中的空气连同炉内空气一同被抽出；在保温阶段，熔融状态的聚四氟乙 烯在铝合金氧化膜表面流动平铺，使得各处润滑膜均匀分布；保温结束后， 炉内温度高于聚四氟乙烯溶化温度33(TC，向炉内通入空气，纳米孔内外
形成压力梯度，此过程形成的负压将溶化具有流动性的润滑物压入孔内和 孔的深处；待炉内压力与外界相同后冷却，润滑颗粒在孔洞深处重新凝固，
形成结合良好的涂层。采用仿负压填充的真空热处理方法使得润滑膜与铝 合金阳极氧化膜结合更加紧密，处理的铝合金自润滑表面复合材料摩擦系 数大大降低，铝合金表面自润滑膜寿命增长，耐磨性能显著提高，产生了 极为良好的经济效益，值得在业内广泛推广应用。
具体实施例方式
本发明提供一种铝合金自润滑表面复合材料仿负压填充的真空热处 理工艺，铝合金材料经过阳极氧化和聚四氟乙烯润滑颗粒填充后，通过仿 负压填充的真空热处理方法，使聚四氟乙烯润滑颗粒与阳极氧化膜紧密结合。
仿负压填充的真空热处理工艺，真空热处理的温度为330°C 390°C， 使绝对压力低于lxl0—2Pa;温度和真空度达到指定要求后，进行保温，保 温时间为30min 120min;保温结束后，在保温的同时卸去真空，当气压 到达常压后，再进行冷却；冷却方式为随炉冷却。
实施例l:
先将经过硬质阳极氧化和填充聚四氟乙烯纳米润滑颗粒后的铝合金
材料放置于真空炉中，进行加热，加热温度为360°C 。待炉内温度到达360°C 后，开始抽真空，使绝对压力达到5x10—3Pa。当绝对压力达到5x10—3Pa 后，开始保温，保温时间为60min。结束保温后，卸去真空，在向炉内放 入空气的同时，保证炉内温度高于33(TC。待炉内气压到达大气压力之后， 放置在炉中随炉冷却。
实施例2:
将经过硬质阳极氧化和填充聚四氟乙烯纳米润滑颗粒后的铝合金材
料放置于真空炉中，进行加热，加热温度为38(TC。待炉内温度到达380'C
后，开始抽真空，使绝对压力达到lxl(T2Pa。当绝对压力达到1x10—2Pa 之后，开始保温，保温时间为90min。结束保温后，卸去真空，在向炉内 放入空气的同时，保证炉内温度高于33(TC。待炉内气压到达大气压力之 后，放置在炉中随炉冷却。
实施例3:
将经过硬质阳极氧化及填充聚四氟乙烯纳米润滑颗粒的铝合金材料 放置于真空炉中，进行加热，加热温度为380°C;待炉内温度到达380°C 后，开始抽真空，使绝对压力在lxio—3Pa;当绝对压力达到1x10—^a之 后，开始保温，保温时间为卯min;结束保温后，卸去真空，在向炉内放 入空气的同时，使炉内温度为38(TC;待炉内气压到达大气压力之后，随 炉冷却。
实施例4:
将经过硬质阳极氧化及填充聚四氟乙烯纳米润滑颗粒的铝合金材料 放置于真空炉中，进行加热，加热温度为370°C;待炉内温度到达370°C 后，开始抽真空，使绝对压力在6x10—3Pa;当绝对压力达到6xlO_3Pa之 后，开始保温，保温时间为120min;结束保温后，卸去真空，在向炉内放 入空气的同时，控制炉内温度在330。C 39(TC;待炉内气压到达大气压力 之后，随炉冷却。
实施例5:
将经过硬质阳极氧化及填充聚四氟乙烯纳米润滑颗粒的铝合金材料 放置于真空炉中，进行加热，加热温度为390°C;待炉内温度到达390°C 后，开始抽真空，使绝对压力在2xlO_3Pa;当绝对压力达到2xlO_3Pa之 后，开始保温，保温时间为30min;结束保温后，卸去真空，在向炉内放 入空气的同时，使炉内温度高于330°C;待炉内气压到达大气压力之后， 随炉冷却。将上述实施例所获的材料和普通热处理工艺所获的材料，分别在WM 一2002摩擦磨损仪上进行摩擦磨损试验，偶件为GCrl5，电机转速为 500r/min，转动直径为10mm，摩擦时间30min。摩擦磨损试验结果表明， 普通工艺热处理过的自润滑膜在互磨的前5min摩擦系数<0.15， 5min后 开始不断增大，30min后摩擦系数达到0.5，润滑膜与氧化膜被磨损掉露出 基底。而本发明仿负压填充真空工艺热处理过的自润滑膜在30min时间内 摩擦系数平均值为0.122，润滑膜均未被磨损掉。可见，经过仿负压填充 的真空热处理工艺处理后的铝合金表面，其润滑膜与氧化膜结合更加紧 密，使得摩擦系数大大降低，寿命更长，耐磨性更好。
综上所述，本发明仿负压填充的真空热处理工艺，在加热过程中，铝 合金表面的聚四氟乙烯纳米润滑颗粒逐渐开始溶化进入流动状态。抽真空 的过程中，铝合金阳极氧化膜纳米孔中的空气连同炉内空气一同被抽出。 在保温阶段，熔融状态的聚四氟乙烯在铝合金氧化膜表面流动平铺，使得 各处润滑膜均匀分布。保温结束后，炉内温度高于聚四氟乙烯溶化温度 33(TC，向炉内通入空气，纳米孔内外形成压力梯度，此过程形成的负压 将溶化具有流动性的润滑物压入孔内和孔的深处。待炉内压力与外界相同 后，开始冷却，润滑颗粒在孔洞深处重新凝固，形成结合良好的涂层。与 目前普通热处理技术相比较，采用仿负压填充的真空热处理方法处理的铝 合金自润滑表面复合材料摩擦系数大大降低，铝合金表面自润滑膜寿命增 长，耐磨性能明显提高，经济效益尤为显著，应用前景十分看好。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限 制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利 保护范围之内。
权利要求
1.铝合金自润滑表面复合材料的热处理工艺，其特征在于铝合金材料通过硬质阳极氧化后在硬质阳极氧化膜多孔中引入聚四氟乙烯纳米润滑颗粒，通过仿负压填充的真空热处理方法使聚四氟乙烯纳米润滑颗粒与阳极氧化膜紧密结合，具体包括以下步骤——(a)将经过硬质阳极氧化及填充聚四氟乙烯纳米润滑颗粒的铝合金材料放置于真空炉中，进行加热，加热温度为330℃～390℃；(b)待炉内温度达到330℃～390℃后，开始抽真空，使绝对压力低于1×10-2Pa；(c)当绝对压力低于1×10-2Pa之后，开始保温，保温时间为30min～120min；(d)结束保温后，卸去真空，在向炉内放入空气的同时，使炉内温度控制在330℃～390℃；(e)待炉内气压达到大气压力之后，在炉中随炉冷却。
2. 根据权利要求1所述的铝合金自润滑表面复合材料的热处理工艺， 其特征在于步骤(b)将炉内温度控制在360°C 380°C，进行抽真空， 使绝对压力在lxlO_3Pa lxlO_2Pa。
3. 根据权利要求1或2所述的铝合金自润滑表面复合材料的热处理 工艺，其特征在于将经过硬质阳极氧化及填充聚四氟乙烯纳米润滑颗粒 的铝合金材料放置于真空炉中，进行加热，加热温度为38(TC;待炉内温 度到达38(TC后，开始抽真空，使绝对压力在lxl(T3Pa;当绝对压力达到 1x10—卞a之后，开始保温，保温时间为90min;结束保温后，卸去真空， 在向炉内放入空气的同时，使炉内温度为380°C;待炉内气压到达大气压 力之后，随炉冷却。
全文摘要
本发明提供一种铝合金自润滑表面复合材料的热处理工艺，首先将经过硬质阳极氧化及填充聚四氟乙烯纳米润滑颗粒的铝合金材料放置于真空炉中，进行加热，加热温度为330℃～390℃，然后抽真空，使绝对压力低于1×10<sup>-2</sup>Pa；当绝对压力低于1×10<sup>-2</sup>Pa之后，保温30min～120min；保温后，卸去真空，在向炉内放入空气的同时，使炉内温度控制在330℃～390℃，最后随炉冷却。通过仿负压填充的真空热处理方法使得润滑膜与铝合金阳极氧化膜结合更加紧密，处理的铝合金自润滑表面复合材料摩擦系数大大降低，铝合金表面自润滑膜寿命增长，耐磨性能显著提高，值得广泛推广应用。
文档编号C25D11/18GK101338446SQ20081002250
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月14日 优先权日2008年8月14日
发明者栋 张, 张文静 申请人:苏州有色金属研究院有限公司