專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鋼鐵表面離子鍍固體潤(rùn)滑膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵表面產(chǎn)生固體潤(rùn)滑膜的方法。
為降低鋼鐵表面的摩擦系數(shù)，提高抗咬合性能，通常采用滲硫或磷化處理方法。這兩種方法生成的膜摩擦系數(shù)都較高。
為改善鋼鐵表面的潤(rùn)滑性，也可以采用離子鍍固體潤(rùn)滑膜的方法。如JP昭52-82683公開(kāi)了一種用離子鍍法在紙帶穿孔器的側(cè)面和引導(dǎo)孔的一方或兩者上鍍固體潤(rùn)滑膜來(lái)制造紙帶穿孔器的方法，以此來(lái)解決紙帶穿孔器用油潤(rùn)滑的麻煩。其方法是先離子鍍鉬后，再在含硫氣氛中反應(yīng)生成MoS2;或是利用硼蒸發(fā)、電離后通入反應(yīng)氣體N2，生成BN沉積在鋼表面。該方法操作復(fù)雜，膜層與基體結(jié)合力不好。另外，JP昭60-57014公開(kāi)了一種用離子鍍法在滾動(dòng)軸承的摩擦表面鍍固體潤(rùn)滑膜來(lái)制造滾動(dòng)軸承的方法。該方法用鉛作為最外層，用白金或錫作為中間層;或是用鉛作為最外層，用依次為鎳、銅、銀的復(fù)合層來(lái)作為中間層。該方法操作更為復(fù)雜，同時(shí)所采用的鍍膜材料價(jià)格昂貴，不可能得到廣泛的推廣使用。由于用鉛作為最外層，膜層的表面硬度也很低。
本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種工藝簡(jiǎn)單、鍍膜材料價(jià)格低廉，而且又能生成摩擦系數(shù)低、抗咬合性能好、和鋼鐵基體結(jié)合牢固的固體潤(rùn)滑膜的方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方案是采取離子鍍法，將銅、鉛料共同蒸發(fā)、電離，在250℃左右的低溫下，在鋼鐵表面沉積得到Cu-Pb合金固體潤(rùn)滑膜。
上述銅、鉛料的配方比例約為50%銅和50%鉛。
所說(shuō)的Cu-Pb合金固體潤(rùn)滑膜的結(jié)構(gòu)為細(xì)小、均勻分布的銅粒子和鉛粒子的混合物。
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明之所以采用離子鍍法是因其能產(chǎn)生質(zhì)量穩(wěn)定，且與基體結(jié)合牢固的膜層。所說(shuō)的離子鍍可以采用空心陰極離子鍍法。所說(shuō)的銅、鉛料重量配比約為50%銅和50%鉛，將這兩種料一同放入坩堝中，共同蒸發(fā)、電離，使之能一次沉積形成固體潤(rùn)滑膜。采取約為50%的銅是由于其在鐵中有1.4%的固溶度，而且又有較好的韌性，這樣能使膜層與鋼鐵基體產(chǎn)生牢固的結(jié)合力。而采用約為50%的鉛是為盡可能使膜層具有優(yōu)良的減摩作用。所說(shuō)的形成細(xì)小均勻分布的銅粒子和鉛粒子的混合物是依靠在250℃左右的低溫下，沉積30～40分鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于沉積溫度低、沉積時(shí)間短，使得銅、鉛相的小粒子不容易聚集長(zhǎng)大成為粒子。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的積極效果1、由于本發(fā)明是采取銅、鉛料共同蒸發(fā)、電離，一次在鋼鐵表面沉積形成固體潤(rùn)滑膜，所以工藝簡(jiǎn)單。
2、由于本發(fā)明采用價(jià)格低廉的鍍膜材料，所以容易推廣使用。
3、由于本發(fā)明得到的固體潤(rùn)滑膜的結(jié)構(gòu)是由細(xì)小的潤(rùn)滑性能好的鉛粒子均勻鑲嵌在銅粒子之間，粒子直徑僅為2μm左右，所以使膜層的干摩擦系數(shù)能穩(wěn)定地保持在0.125左右，并得到了優(yōu)良的抗咬合性能。
4、本發(fā)明所形成的膜層的顯微硬度HV≈131，因而提高了膜層的耐磨性和承載能力。
具體實(shí)施例方式利用本發(fā)明曾在各種鋼和鑄鐵的試樣上作過(guò)離子鍍Cu-Pb合金固體潤(rùn)滑膜的試驗(yàn)。下面是在由鑄鐵制造的解放牌汽車(chē)活塞環(huán)表面離子鍍Cu-Pb合金固體潤(rùn)滑膜的實(shí)際例子(1)、活塞環(huán)(CA-10B型)用金屬洗滌劑除油清洗，用清水漂凈，再在酒精中超聲清洗十分鐘，用丙酮清洗后用細(xì)紗布擦干，迅速裝在離子鍍?cè)O(shè)備內(nèi)的工件架上。
(2)、在石墨坩堝中放入經(jīng)稱(chēng)重的50%純銅和50%純鉛。純鉛在下面，純銅在上面。
(3)、關(guān)上爐門(mén)。開(kāi)機(jī)械泵、擴(kuò)散泵，使?fàn)t內(nèi)真空度抽至6.67×10-3Pa以上后，通入氬氣，使真空度降至6.67Pa。
(4)、接通轟擊電源，在工件上加-1500V的負(fù)高壓濺射清洗15分鐘后，切斷轟擊電源。
(5)、再次抽真空度至6.67×10-3Pa以上。接通烘烤電源，調(diào)節(jié)烘烤電流至120A，使烘烤溫度在350℃左右保持約20分鐘，烘烤時(shí)，工件須轉(zhuǎn)動(dòng)。烘烤結(jié)束后，降烘烤電流至80A。
(6)、待工件溫度降至250℃后，引燃空心陰極電子槍?zhuān)⒀杆俎D(zhuǎn)入主弧工件狀態(tài)。關(guān)閉引弧電源，調(diào)節(jié)主弧電流在100A，主弧電壓65V，工作真空度0.667Pa左右。
(7)、待坩堝內(nèi)銅、鉛料全部熔化、均勻混合后，打開(kāi)檔板，使銅、鉛料共同蒸發(fā)、電離，從而使之在活塞環(huán)表面形成由細(xì)小、均勻分布的銅、鉛粒子組成的固體潤(rùn)滑膜。在沉積過(guò)程中工件上加-50V負(fù)偏壓、工件始終保持轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著沉積的進(jìn)行，如發(fā)現(xiàn)溫度有上升時(shí)，可將主弧電流關(guān)小，烘烤電流也可關(guān)小。沉積時(shí)間約為30分鐘，膜厚5μm～6μm左右。
(8)、沉積時(shí)間到后，關(guān)主弧電源，關(guān)閉氬氣，抽爐內(nèi)真空度至6.67×10-3Pa以上。
(9)、待工件降溫至80℃以下可出爐。
權(quán)利要求
1.一種鋼鐵表面離子鍍固體潤(rùn)滑膜的方法，其特征在于將銅、鉛料共同蒸發(fā)、電離，在250℃左右溫度下沉積得到Cu-Pb合金固體潤(rùn)滑膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼鐵表面離子鍍固體潤(rùn)滑膜的方法，其特征在于所說(shuō)的銅、鉛料的重量配比約為50%銅和50%鉛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋼鐵表面離子鍍固體潤(rùn)滑膜的方法，其特征在于所說(shuō)的Cu-Pb合金固體潤(rùn)滑膜的結(jié)構(gòu)為細(xì)小、均勻分布的銅粒子和鉛粒子的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼鐵表面離子鍍固體潤(rùn)滑膜的方法，其特征在于所說(shuō)的離子鍍?yōu)榭招年帢O離子鍍。
全文摘要
本發(fā)明是鋼鐵表面離子鍍固體潤(rùn)滑膜的方法。它可采用空心陰極離子鍍法，將銅、鉛料共同蒸發(fā)和電離，在250℃左右低溫下在鋼鐵表面沉積得到Cu-Pb合金固體潤(rùn)滑膜。該方法工藝簡(jiǎn)單、鍍膜材料便宜、有利于推廣使用，膜層和基體結(jié)合牢固；同時(shí)還能保證所得到的膜層的摩擦系數(shù)低、抗咬合性能好。因而，該方法是鋼鐵表面生成優(yōu)質(zhì)固體潤(rùn)滑膜的好辦法。
文檔編號(hào)C23C14/16GK1034026SQ8810020
公開(kāi)日1989年7月19日 申請(qǐng)日期1988年1月6日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月6日
發(fā)明者顧卓明, 蔣成海, 楊烈宇 申請(qǐng)人:大連海運(yùn)學(xué)院