专利名称：用于制造复合铝制件的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造复合铝制件的方法。本发明特别是涉及用于制造这样一种复合铝制件的方法，在此铝制件中，铝材料或铝合金材料的表面被赋予了特别优良的润滑性能。
对于由阳极氧化法形成的铝合金材料的氧化膜来说，已经有人提出了赋予这种氧化膜一种润滑性能的方法，下面介绍这些方法。
具体地说，有人提出用润滑油来浸渍由阳极化处理所形成的氧化膜上的非密闭微孔或非密闭缝隙。
然而，用这种方法制得的铝合金材料有一些缺点，例如，当要与溶液接触时，这种铝合金材料就不能使用。
还有人提出使用固体润滑剂来赋予这种润滑性能。例如，日本待审专利申请No.56(1981)-130489公开了这样一种方法，该方法是把铝合金材料浸渍于一种含有金属含氧酸盐(四硫代钼酸盐)的溶液中，然后进行第二次阳极化电解处理，以使金属氧化物(二硫化钼)充满由阳极氧化形成的氧化膜的微孔中。被提出的另一种方法是把铝合金材料交替地浸渍于一种金属皂液和一种酸中。再有一种被提出的方法是把铝合金材料交替地浸渍于一种含金属硫化物的液体和一种酸中。另外，还有一种被提出的方法是用一种金属皂或一种金属硫化物来充满这些电解微孔。
然而，所提出的这些方法都具有一些缺点，那就是所形成的薄膜显示出高的磨损系数(0.2至0.3)、短的寿命以及较低的自润滑性质。实际上，对于一些要求具有优良润滑性能的滑动零件来说，所提出的这些方法都尚未被实际用于赋予润滑性能的目的。这很可能是由于这些阳极氧化膜本身的磨损系数较高的缘故。
另外，与日本专利申请No.52(1977)-39059公开的方法相类似，有一种已知的方法是用聚四氟乙烯(下文将其称为“PTFE”)来浸渍阳极硬化氧化膜的微孔。这是一种利用PTFE树脂所具有的低摩擦系数和抗水与抗油性质来形成复合薄膜的方法。具体地说，该方法是首先形成一层厚度为20μm～50μm的阳极硬化氧化膜，然后用PTFE来浸渍，使浸渍深度达到薄膜表面以下10μm。
据称，上述的利用PTFE的方法可以获得优良的抗磨损性能。然而，PTFE是否确实能渗透入阳极硬化氧化膜的微孔中尚值得怀疑。另外，由于PTFE没有足够的粘结力，因此，对于那些要求高精确度的精密零件和要求高气密性的压缩机零件来说，这种方法所能赋予的滑动性能的提高是较有限的。另外，该方法也不能提供足够的，抗磨料磨损和抗粘着磨损的能力。因此，要把这种方法应用于那些要求获得长寿命的零件，仍有一些问题需要解决。
正如上述，对于那些要求高精确度的精密零件和要求高气密性的压缩机零件来说，通常用于处理阳极硬化氧化膜以向其赋予润滑性能的常规方法只能提供较小程度的改善。
本发明的主要目的是提供一种用于制造复合铝制件的方法，该方法是将微细的聚四氟乙烯(PTFE)颗粒均匀地结合到铝或铝合金的阳极硬化氧化膜的表面上，以获得一种具有优良耐磨性能和优良防咬着性能的复合铝制件。
本发明提供了一种用于制造复合铝制件的方法，该方法包括的步骤是采用电化学或化学方法使聚四氟乙烯的微细颗粒吸附到铝或铝合金的阳极硬化氧化膜的表面上，然后使用另一个在实际工作时需要在所说氧化膜上滑动的零件来摩擦这样处理过的氧化膜，以使其形成一种润滑的薄膜。
具体地说，本发明的用于制造复合铝制件的方法是在通过常规的阳极处理在铝或铝合金上形成阳极硬化氧化膜的同时，使一种细微的PTFE颗粒带上正电荷或负电荷并把这些带电荷的细微PTFE颗粒均匀地分散在水溶液中。然后把这种具有氧化膜的铝或铝合金浸渍于所说的水溶液中。如果细微的PTFE颗粒带有正电荷，那么就在该水溶液中进行逆向的电解处理，而如果细微的PTFE颗粒带有负电荷，这时就可以用电化学或化学方法通过简单的浸渍作用而使PTFE的细微颗粒均匀地吸附到铝或铝合金的阳极硬化氧化膜的表面上。在干燥以后，将该零件的表面与另一个零件的表面互相摩擦，以使得在阳极硬化氧化膜表面上形成均匀的PTFE膜，所说的另一个零件是指在实际工作时将沿着所说的阳极氧化膜表面滑动的零件。
使用本发明的方法，可将细微的PTFE颗粒吸附到铝或铝合金的阳极硬化氧化膜的表面上，并且当用一个相对零件与其进行组装接触时，就会将所说的颗粒压碎。同时，当这两个零件彼此间进行相对的滑动时，就使这些被压碎的PTFE细微颗粒渗透入薄层的氧化膜中，这样就形成了润滑的氧化膜。
因此，当把按本发明的方法制得的复合铝制件与相对零件组装在一起并进行工作时，它们的表面彼此间相互滑动(也就是说它们相互摩擦)，这样就形成了一层润滑的薄膜并因此获得了润滑性能。
最好是使按本发明的方法制得的复合铝制件与需要沿着该复合铝制件滑动的相对零件构成一对铝或铝合金的零件对。按本发明的方法制得的具有润滑薄膜的复合铝制件与所说的相对零件彼此作相对滑动。
因此，按本发明的方法制得的复合铝制件与沿着该复合铝制件表面滑动的相对零件组合成对的典型例子有轴杆与轴承的组合、机械泵中的柱塞与油缸的组合、回转式压缩机中的转筒与页板的组合、涡形流体机械中的固定涡管与旋转涡管的组合等，此处只举出很少几个例子。
按本发明的方法制得的复合铝制件具有一层阳极硬化氧化膜，并且在该阳极硬化氧化膜上覆盖有一层均匀的PTFE膜。常规的薄膜形成方法是在350℃至400℃的高温范围使PTFE熔化，与常规的方法不同，在按形成薄膜的方法来制备本发明的PTFE薄膜时，该PTFE薄膜是在80℃至120℃的低温范围下干燥的，因此不存在能引起铝或铝合金强度降低的危险。并且，可以仅仅对必需的部分赋予PTFE的特性，也就是它的低摩擦系数和它良好的润滑性能。
具体地说，使用本发明的用于制造复合铝制件的方法可以制得一种具有优良耐磨性能和优良防咬着性能的复合铝制件。
图1是表示一种A6061材料与一种AC8C材料的耐磨性能与咬着行为的曲线图，这两种材料事先用本发明的方法处理过。
下面将通过一些非限定性的实施例更详细地解释本发明。
首先，用常规的去油方法来均匀地清洗铝或铝合金的表面。然后，根据具体情况，将铝或铝合金置于一种含有50～70克/升NaOH的水溶液中浸蚀1～5分钟。采用这样的方法可以消除铝或铝合金表面上的氧化物和刮痕。
然后，用20%至30%的硝酸水溶液进行去酸洗泥处理。接着在较低温度下以恒电流进行电解处理，所用的电解液可以是150～300克/升的硫酸，或由二元酸组成的混合酸，例如硫酸或草酸，和一种有机酸，或者是一种由芳族磺酸和硫酸组成的混合酸。按此法使一层阳极硬化氧化膜生长至所需的厚度。
然后，通过使用阳离子型表面活性剂进行乳化聚合的方法，使一种分子量在400，000至4，000，000之间和平均粒径在0.1mm至0.5mm之间的细微PTFE颗粒带上正电荷。再利用一种非离子型表面活性剂使这些带电荷的颗粒分散于溶液中。然后把已具有氧化膜的铝或铝合金(下文将其称为工件)浸渍于此溶液中并将其加热至40℃至80℃。在此情况下，将工件作为负极，将相对的电极(碳电极)作为正极，在其间施加以2V～10V的电压，这样就使得带正电荷的细微PTFE颗粒受到电化学的作用而被吸附在阳极硬化氧化膜上并形成了均匀的单分子层。
另外，利用阴离子型表面活性剂使一种与上述类型相同的细微PTFE颗粒带上负电荷。再将所获带电荷的颗粒均匀地分散在水溶液中。
然后将该水溶液加热到40℃至80℃的温度范围，再将这种具有阳极硬化氧化膜并以Z-电位的模式带有正电荷的工件浸渍于所说的水溶液中。按此方法使细微的PTFE颗粒以均匀的单分子层的形式吸附于阳极硬化氧化膜的表面上。
在每一种情况下，所说的工件皆是在室温至100℃的低温范围内进行干燥。然后将该工件与一个在装配后需沿工件表面滑动的相对零件彼此互相摩擦，结果使得被吸附在阳极氧化膜表面上的细微PTFE颗粒转变成一层薄膜。
这种按上述的方法处理过的，具有高度润滑性的阳极硬化氧化膜的工件显示出优良的润滑性能、优良的防咬着性能、优良的密封性能和优良的吸音质量。
图1示出用上述方法(即本发明实施方案中的方法)处理过的一种A6061材料与一种AC8C材料的耐磨性能与咬着行为。
为了进行对比，图1中也示出了用常规的阳极硬化方法(该方法公开于日本专利申请No.52(1977)-39059中)处理过的AC8C和A6061材料的耐磨性能与咬着行为。
图1中所示的耐磨性能是用一种以油润滑的盘中针型(pin-on-disktype)磨损测试仪测得的。
从示于图1中的测定结果可以看出下面的结论。
具体地说，仅仅用阳极氧化方法处理过的材料在滑动摩擦的初期就已显示高的摩擦系数，并且当相对零件(针AC8C-T6材料)以低负载沿着处理过的材料滑动时就被相对零件咬住。另一方面，按本发明的方法制得的复合铝制件具有低的摩擦系数，并且还显示出它与相对零件(针AC8C-T6材料)的咬着负载要比仅仅通过阳极硬化氧化膜处理的工件要高好几倍。这一事实表明，使用本发明的方法可以显著地提高铝制件的耐磨性能与防咬着性能。
权利要求
1.一种用于制造复合铝制件的方法，该方法包含下列步骤通过电化学作用或化学作用使聚四氟乙烯的细微颗粒吸附到一种选自铝和铝合金材料的阳极硬化氧化膜表面上，所说的氧化膜在一个工件上形成；将这样处理过的制件干燥；以及然后将所说的制件与一个需要沿着所说制件滑动的相对零件彼此摩擦，以使其形成一层润滑薄膜。
2.按照权利要求1的方法，其中让所说的聚四氟乙烯细微颗粒带上正电荷;然后将所说的这些聚四氟乙烯细微颗粒均匀地分散于一种水溶液中;将所说的具有阳极硬化氧化膜的制件浸渍于所说的水溶液中;在所说的水溶液中进行电解处理，由此使所说的聚四氟乙烯细微颗粒吸附到所说阳极硬化氧化膜的表面上。
3.按照权利要求1的方法，其中让所说的聚四氟乙烯的细微颗粒带上负电荷，然后将所说的这些聚四氟乙烯细微颗粒均匀地分散于一种水溶液中，再将所说的具有阳极硬化氧化膜的制件浸渍于所说的水溶液中，由此使所说的聚四氟乙烯细微颗粒吸附到所说阳极硬化氧化膜的表面上。
全文摘要
一种用于制造复合氧化铝制件的方法，该方法的步骤包括，通过电化学作用或化学作用使一种聚四氟乙烯的细微颗粒吸附到一种铝材料或铝合金材料的阳极硬化氧化膜表面上，然后将这种铝材料或铝合金材料干燥。然后，将这种铝材料或铝合金材料与一个需要沿着所说铝材料或铝合金材料表面滑动的相对零件彼此作相对摩擦，借此形成一层润滑的薄膜。
文档编号C25D11/20GK1069781SQ92109589
公开日1993年3月10日 申请日期1992年8月19日 优先权日1991年8月19日
发明者服部武, 井野口和彦, 大山幸雄, 中岸丰, 坂口雅章 申请人:三菱重工业株式会社, 奥野制药工业株式会社