專(zhuān)利名稱(chēng)：高效能運(yùn)動(dòng)副表面覆層的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)副表面覆層的制造方法，特別是通過(guò)噴霧法所制得的合金粉末顆粒，加入微量合金金屬材及潤(rùn)滑劑構(gòu)成的覆層的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)界使用的運(yùn)動(dòng)副系統(tǒng)可區(qū)分為接觸式與非接觸式兩大類(lèi)，其中非接觸者大多以磁力懸浮或空氣壓懸浮為主，其受到制造成本、系統(tǒng)控制及設(shè)備維護(hù)的昂貴及復(fù)雜性影響。所以，除了高精密、高價(jià)值的設(shè)備允許使用外，對(duì)一般性運(yùn)動(dòng)副元件而言，滾動(dòng)式及滑動(dòng)式的接觸式運(yùn)動(dòng)副設(shè)計(jì)仍為主要應(yīng)用方式。
滑動(dòng)式的運(yùn)動(dòng)副設(shè)計(jì)，一般利用兩滑動(dòng)元件間添加潤(rùn)滑油、自潤(rùn)性含油襯墊或軟質(zhì)過(guò)渡材為主，其中以添加潤(rùn)滑油的方式較經(jīng)濟(jì)，但是，對(duì)無(wú)法進(jìn)行潤(rùn)滑油添加的封閉性機(jī)構(gòu)及需避免油漬污染的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，就無(wú)法使用，軟質(zhì)過(guò)渡材系通過(guò)其自身易磨耗及可更換的特性，代替滑動(dòng)副本體的磨損，但是，因軟質(zhì)材有較明顯的磨耗問(wèn)題，所以定位尺寸精度的變化較大，同時(shí)軟質(zhì)材大量磨耗所產(chǎn)生的細(xì)微顆粒，對(duì)系統(tǒng)而言仍是一項(xiàng)嚴(yán)重的污染，自潤(rùn)型含油襯墊或軸承，一般而言平均價(jià)格較低，因其具有潤(rùn)滑油自動(dòng)滲出潤(rùn)滑直線運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)元件的功能，所以為產(chǎn)業(yè)界大量使用，在旋轉(zhuǎn)軸與軸承組合的尺寸公差方面設(shè)計(jì)得當(dāng)，則其旋轉(zhuǎn)所造成的噪音較小，所以，在小型冷卻風(fēng)扇上的應(yīng)用范圍甚廣，但是因潤(rùn)滑油油耗及油含浸率會(huì)受工作溫度、基材結(jié)構(gòu)密度及基材表面較高的摩擦系數(shù)值等影響，對(duì)較高運(yùn)動(dòng)速度的運(yùn)動(dòng)副而言，壽命不佳，例如自潤(rùn)型軸承平均壽命約20000小時(shí)，而遠(yuǎn)不及滾珠軸承的50000小時(shí)，為其應(yīng)用上的一大限制。
滾動(dòng)式的運(yùn)動(dòng)副設(shè)計(jì)，以傳統(tǒng)滾子軸承為主，其擁有較佳的使用壽命，容許軸組合時(shí)有些許的傾角偏差及能承受較重的徑向負(fù)荷，所以自始以來(lái)均是轉(zhuǎn)動(dòng)件理所當(dāng)然的徑向及部分軸向支承用元件，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)副的設(shè)計(jì)而言，就必須利用數(shù)個(gè)滾子軸承裝置在固定直線導(dǎo)軌上，以達(dá)到直線運(yùn)動(dòng)的目的，但是，因滾子與軌道接觸及撞擊所造成的噪音問(wèn)題，平均價(jià)格高于自潤(rùn)型含油軸承甚多及受限于數(shù)個(gè)滾珠線性組裝的對(duì)正、調(diào)校技術(shù)需求性高，亦為其一大限制。
現(xiàn)今市面上有由THE GLACIER METAL CO.，LTD.所開(kāi)發(fā)，已獲英國(guó)、日本、美國(guó)、加拿大、法國(guó)、意大利、德國(guó)、瑞士等國(guó)專(zhuān)利的(其中，日本專(zhuān)利號(hào)223605及438282)DU完全無(wú)給油軸承，其在鋼襯上將青銅粉末燒結(jié)成為多孔質(zhì)，而將特氟龍-鉛的混合物填滿(mǎn)含浸表面呈為特氟龍-鉛薄被膜，軸承面經(jīng)常有特氟龍-鉛因而摩擦低，所以不需用潤(rùn)滑油，其特氟龍-鉛含浸青銅燒結(jié)層約有0.3mm厚，由于這個(gè)組織的功用，初期運(yùn)轉(zhuǎn)磨損會(huì)約有0.01mm，其中的鋼襯是為確保軸承的固定性，尺寸精密度，安定性及正確的扭矩緊度所必需的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用此技術(shù)的制品有普通襯套，止推軸承，鍔付襯套，滑板等。如圖1即為此制程產(chǎn)品的剖面結(jié)構(gòu)圖。此技術(shù)在先加工完成的鋼襯基材表面附上一層青銅基粉末再進(jìn)行燒結(jié)，使其表面形成一層多孔性組織，再將特氟龍-鉛的混合物填滿(mǎn)含浸表面呈為特氟龍-鉛薄披膜，其中青銅基的粉末顆粒就當(dāng)作特氟龍-鉛的充填材，此制程技術(shù)在多孔性表面燒結(jié)時(shí)，必須考量基材與青銅基粉末的高溫結(jié)合性，否則易產(chǎn)生剝落、分離的情況，再則，青銅基粉末燒結(jié)溫度一般需達(dá)760℃左右，因此也易使鋼襯基材發(fā)生熱變形現(xiàn)像，特氟龍-鉛的混合物填充在多孔性表面后，需加溫至360℃以上，才能使特氟龍-鉛與青銅基充填材相互結(jié)合，而此高溫制程易使特氟龍釋放有害氣體，另外，0.3mm的燒結(jié)層厚度及初期0.01mm的磨耗量，對(duì)精度需求達(dá)微米級(jí)的運(yùn)動(dòng)副而言，實(shí)不可行，同時(shí)制程原料中含有的鉛成分也違反現(xiàn)有資訊產(chǎn)品中環(huán)?；牡囊?guī)定，因此其使用價(jià)值大受影響。

發(fā)明內(nèi)容
一種高效能運(yùn)動(dòng)副表面覆層的制造方法，包括以下步驟(a)直接利用噴霧法所制得的青銅基合金粉末顆粒，經(jīng)初步篩選；(b)將不同粒徑范圍的粉末，再加入若干微量合金金屬材，以若干比例方式搭配，根據(jù)工藝需求加入酌量的潤(rùn)滑劑；(c)進(jìn)行充分的混粉作業(yè)；(d)將充分完成混粉程序的基材粉末，填注于壓床機(jī)臺(tái)的中空模穴之內(nèi)，再利用上、下沖頭與中模加壓合模原理，以擠壓方式促使粉末受壓成形；(e)根據(jù)有相當(dāng)?shù)年P(guān)連性的成型壓力與沖頭接觸面積及預(yù)期的生胚密度值，進(jìn)行生胚檢驗(yàn)；(f)將成型后的生胚送入燒結(jié)爐中進(jìn)行還原氣氛下燒結(jié)處理；(g)經(jīng)過(guò)燒結(jié)處理后，直接進(jìn)行后續(xù)的表面改質(zhì)及覆層處理，再進(jìn)行尺寸精整程序；(h)進(jìn)行表面熱脫脂處理，依油脂種類(lèi)，選擇相匹配的水性或酸類(lèi)溶劑進(jìn)行前置清洗或超音波除油處理，以除去工件表面油脂；(i)在室溫中進(jìn)行攪拌、排風(fēng)及過(guò)濾，以動(dòng)力攪拌器均勻攪拌；(j)表面活化處理、表面改質(zhì)處理及各別的水洗清潔及活性化處理；
(k)未經(jīng)處理的鍍層硬度將覆層處理后的工件置放于高溫烘烤環(huán)境下，使覆層表面達(dá)到更進(jìn)一步的密著性處理；(l)最后將經(jīng)密著性處理后的零件，根據(jù)工藝精度需求，可再經(jīng)超音波清洗，以再一次清除電化學(xué)反應(yīng)后期未能完全覆著于基材表面的微細(xì)顆粒。


圖1在先公開(kāi)案DU完全無(wú)給油承的剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖2本發(fā)明的制造流程圖。
圖3本發(fā)明粉末燒結(jié)表面組織結(jié)構(gòu)放大圖。
圖4本發(fā)明覆層表面經(jīng)密著性處理后的表面狀況圖。
圖5本發(fā)明回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副的實(shí)體制品圖。
圖6本發(fā)明實(shí)驗(yàn)用風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)部組裝后的實(shí)體圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的制造流程示意圖，如圖2所示，系直接利用噴霧法所制得的青銅基合金粉末顆粒，經(jīng)初步篩選10后，將不同粒徑范圍(0.5～30μm)的粉末，再加入若干微量合金金屬材，以若干比例方式搭配，依制程需求性可在加入酌量的潤(rùn)滑劑20(例如石墨、硬脂酸類(lèi)等)等，進(jìn)行充分的混粉作業(yè)30。
混粉程序是為了增進(jìn)原料化學(xué)及物理性質(zhì)的均勻性，利用粒子移動(dòng)的原理，將多種不同粒徑的粉粒體予以均勻混合，因此，混合速度、混合機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，將會(huì)影響基材原料混粉程序的均勻化程度，所以在混合粉末時(shí)，必須依照粉末特性，例如粒徑大小分布差異、比重差異等因素，采取能避免產(chǎn)生偏析現(xiàn)象的混合作業(yè)，依照上述特性，本發(fā)明使用的直立式螺旋葉型混合機(jī)，再搭配適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速(60～120rpm)，即為能夠達(dá)成混粉均勻性的方法之一。
將充分完成混粉程序的基材粉末，填注于壓床機(jī)臺(tái)的中空模穴之內(nèi)，再利用上、下沖頭與中模加壓合模原理，以擠壓方式促使粉末受壓成形40，其中成形壓力與沖頭接觸面積及預(yù)期的生胚密度值有相當(dāng)?shù)年P(guān)連性，依本發(fā)明生胚檢驗(yàn)50結(jié)果分析所得，最終的生胚密度需維持在7.9～8.0g/cm3以上為佳，若生胚密度值未達(dá)前述標(biāo)準(zhǔn)，雖然最終制品仍能滿(mǎn)足相當(dāng)設(shè)計(jì)要求，但會(huì)增加后續(xù)制程的處理手續(xù)及影響品質(zhì)穩(wěn)定性，所以，最佳化成形密度的要求，對(duì)大量生產(chǎn)時(shí)的產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性及制成成本的降低，有其必要性。
成形制程中所使用的潤(rùn)滑劑主要用于幫助生胚從模具內(nèi)脫出，減少脫膜壓力，其潤(rùn)滑方式一般可采用以下兩種，其一為將干燥的潤(rùn)滑劑先與金屬粉末充分混合，直接填充于模穴中，加壓成形，另一種為采用模壁潤(rùn)滑的方式進(jìn)行，即是在金屬粉末填充入模穴之前，將溶解于易揮發(fā)性有機(jī)溶劑體內(nèi)的液體潤(rùn)滑劑涂覆或噴覆到模壁及沖頭表面，待有機(jī)溶劑揮發(fā)干燥后，形成一層潤(rùn)滑表面達(dá)成潤(rùn)滑效果，依本發(fā)明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得，若使用電解銅合金粉或粉末粒度大小匹配得當(dāng)?shù)姆垠w，再搭配適當(dāng)?shù)某尚螇毫?，其可在未添加?rùn)滑劑的情況下，使生胚成形后的密度達(dá)7.97g/cm3，如此亦能滿(mǎn)足前述生胚成形制程較佳的密度需求。
成形后的生胚將其送入燒結(jié)爐中進(jìn)行還原氣氛下燒結(jié)處理60，燒結(jié)基本上是熱力學(xué)及擴(kuò)散學(xué)的延伸，促使粉末借溫度的提升、爐內(nèi)氣氛的有效控制，產(chǎn)生部分固態(tài)或液態(tài)的擴(kuò)散現(xiàn)像，使得粉粒間能結(jié)合在一起。一般而言，燒結(jié)制程重要的制程變數(shù)包括了時(shí)間、溫度曲線、爐內(nèi)氣氛的選擇、氣體的流量、高溫中停留的時(shí)間和爐體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等，所以要確保一項(xiàng)成功的燒結(jié)，上述各項(xiàng)因素的控制缺一不可。
燒結(jié)制程執(zhí)行的三步驟依序?yàn)?.預(yù)熱區(qū)在此區(qū)中，主要是希望通過(guò)熱能來(lái)達(dá)到脫脂去蠟的效果，同時(shí)在脫蠟過(guò)程中粉體不會(huì)因脫蠟而變形。
2.燒結(jié)區(qū)此區(qū)主要目的為成形體經(jīng)前段預(yù)熱區(qū)的脫蠟處理過(guò)程后，再通過(guò)更高溫度的熱能效果，促使生胚本體達(dá)到密致化的目的。
3.冷卻區(qū)經(jīng)高溫?zé)崮芴幚砗蟮某尚螣Y(jié)件，通過(guò)逐漸冷卻時(shí)的冷卻速率的控制，以決定成形體的金屬組織和性質(zhì)特性。
任何燒結(jié)均需要先經(jīng)過(guò)脫蠟去脂過(guò)程，所以適當(dāng)?shù)念A(yù)熱脫脂是達(dá)到良好燒結(jié)結(jié)果的先決條件，預(yù)熱區(qū)溫度的設(shè)定，一般需依照潤(rùn)滑劑種類(lèi)而定，例如一般常使用的硬脂酸鋅可在130℃熔化，在260℃汽化，在427℃左右才能被完全除去，本發(fā)明在預(yù)熱區(qū)的溫度設(shè)定根據(jù)潤(rùn)滑劑特性，以450℃為操作標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在進(jìn)行整體燒結(jié)過(guò)程中，若加熱速率太快或溫度過(guò)高，則在前段預(yù)熱區(qū)部分的潤(rùn)滑劑將會(huì)因化合物成分的分解，導(dǎo)致工件表面積碳的現(xiàn)像，同時(shí)也容易造成成形件的變形甚至破裂，因此，燒結(jié)速率的控制相當(dāng)重要，本發(fā)明經(jīng)由若干次實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，在成形件燒結(jié)前進(jìn)速率控制在45～55mm/min的情況下，將能獲得良好的燒結(jié)件。
燒結(jié)區(qū)的設(shè)計(jì)，基本上是依要燒結(jié)材料性質(zhì)而建立，不同的材料成分要采用不同的燒結(jié)溫度、燒結(jié)氣氛和氣體流量，本發(fā)明在燒結(jié)制程中，利用輸送帶式連續(xù)爐，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)分析獲得，將預(yù)熱區(qū)到正式燒結(jié)區(qū)的過(guò)渡溫度設(shè)定在710℃～730℃，正式燒結(jié)區(qū)溫度設(shè)定在800±10℃左右，燒結(jié)時(shí)間控制在130～150分鐘。在燒結(jié)爐氣氛控制方面，本發(fā)明采用裂解氨爐氣進(jìn)行操作，因?yàn)榇藸t氣系將氨氣加熱分解所得，有很強(qiáng)的還原性，但無(wú)滲碳性，適合銅基零件的燒結(jié)需求。
冷卻區(qū)的設(shè)計(jì)，一般包含徐冷區(qū)與急冷區(qū)兩部分，徐冷區(qū)主要目的是要防止高溫?zé)Y(jié)區(qū)到急冷區(qū)的急劇溫度變化所造成的爐體變形，急冷區(qū)的設(shè)計(jì)則是要使燒結(jié)品在要求的時(shí)間下達(dá)到可搬運(yùn)或處理的溫度，本發(fā)明通過(guò)實(shí)驗(yàn)得悉，燒結(jié)件在前述燒結(jié)速率下，在冷卻區(qū)約停留30分鐘即可。
經(jīng)過(guò)燒結(jié)處理的成形件，一般而言，均有少許的變形，因此，若工件精度要求不高的情況下，可將此燒結(jié)件直接進(jìn)行后續(xù)的表面改質(zhì)及覆層處理，反之，對(duì)工件尺寸精度要求較高，則需進(jìn)行尺寸精整程序70，待零件尺寸進(jìn)行精度調(diào)校的后，再進(jìn)行后續(xù)的覆層處理。
尺寸精整70后的燒結(jié)件需再進(jìn)行表面熱脫脂處理90，依油脂種類(lèi)，選擇相匹配的水性或酸類(lèi)溶劑進(jìn)行前置清洗或超音波除油(去脂)處理80，以除去工件表面油脂，否則會(huì)影響覆層表面品質(zhì)。如圖3所示即為燒結(jié)件表面組織圖。
經(jīng)燒結(jié)、尺寸精整等箝制制程處理的制品，利用其表面粉末顆粒的疏密特性，當(dāng)作后段制程的充填材本體，進(jìn)行表面覆層處理。
在常規(guī)的化學(xué)鎳鍍液中加入由若干聚四氟乙烯為主的微米及納米級(jí)微粒所制成的漿料，使微粒能均勻散布在鍍液中，此微粒平均粒徑為90～500nm，并以占復(fù)合鍍液總質(zhì)量的3％～10％比例，以動(dòng)力攪拌器均勻攪拌100，攪拌速度以鍍液中全部粒子能均勻懸浮為標(biāo)準(zhǔn)，以獲得金屬鎳與納米微粒組成的均勻鍍液。
在無(wú)需外加電壓的情形下，把溶液中的金屬離子通過(guò)自動(dòng)催化的化學(xué)反應(yīng)方式與共同存在于鍍液中的還原劑，在固體表面上，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將金屬離子還原成固態(tài)金屬，并夾雜15％～30％左右的聚四氟乙烯超微粒，逐層沉積于固體表面上，這種反應(yīng)程序是反應(yīng)發(fā)生時(shí)，電子傳遞并不經(jīng)由外部導(dǎo)線，而是通過(guò)溶液中的物質(zhì)在固體表面上發(fā)生反應(yīng)的同時(shí)，直接進(jìn)行傳遞。因此制程溫度一般維持在90℃即可。
此制程技術(shù)能獲得一種集硬度、耐磨、低摩差系數(shù)為一體的復(fù)合鍍層，其平均摩差系數(shù)為Ni-P鍍層的1/2(約0.04～0.05)，但在覆層處理之前，基材表面的各項(xiàng)清潔手續(xù)，如表面活化處理200、400、表面改質(zhì)處理300、500及各別的水洗110、210、310、410、510等清潔及活性化處理均需確實(shí)做好，不然會(huì)嚴(yán)重影響覆層品質(zhì)。
此化學(xué)鍍液的主要組成有1.金屬離子(metal ions)為鍍層金屬的來(lái)源。
2.還原劑(reducing agent)將金屬離子還原成金屬。
3.催化劑(catalyst)使基材表面具有催化性。
4.配位劑(complexing agent)防止氫氧化物沉淀、調(diào)節(jié)析出速率、防止鍍?cè)》纸?，使鍍?cè)“捕ā?br> 5.安定劑(stabilizer)吸著微粒雜質(zhì)防止鍍?cè)∽匀环纸?，以延長(zhǎng)鍍?cè)勖?br> 6.緩沖劑(buffer)控制pH值在操作范圍內(nèi)。
7.潤(rùn)濕劑(wetting agent)使表面作用良好。
8.分散劑(Dispersion)使超微粒耐磨材，均勻披覆。
還原劑通?？捎么瘟姿徕c，PH是控制鍍層P的含量，一般PH較高，P含量較少，鍍層性質(zhì)因而有所改變，低P含量比高P含量的鍍層耐蝕性較差，P含量大于8％則鍍層不含磁性，未經(jīng)處理的鍍層硬度280～380VHN，將覆層處理后的工件置放于300℃～350℃的高溫烘烤700環(huán)境下維持10～15分鐘的時(shí)間，使覆層表面達(dá)到更進(jìn)一步的密著性處理800，此后處理的烘焙(post-baking)對(duì)鍍層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)將有顯著影響。
最后將經(jīng)密著性處理800后的零件，依制程精度需求，可再經(jīng)超音波清洗900約2～5分鐘，以再一次清除電化學(xué)反應(yīng)600后期未能完全覆著于基材表面的微細(xì)顆粒，以維持零件運(yùn)轉(zhuǎn)初期因不牢固的微細(xì)顆粒剝落，所造成的尺寸變化，鍍層厚度一般可控制在6～12μm范圍，因此，對(duì)制程產(chǎn)品1000可具相當(dāng)高的尺寸精度控制。如圖4為覆層表面經(jīng)密著性處理后表面狀況。
經(jīng)由此發(fā)明所制作的高效能滑動(dòng)對(duì)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果得到其不僅能滿(mǎn)足低摩擦系數(shù)、耐磨耗、硬度高、尺寸精密、制造成本較低及提高系統(tǒng)動(dòng)力能量的效能，同時(shí)，覆層面初期的磨耗量?jī)H約為0.1～0.2μm。
本發(fā)明所制造的產(chǎn)品其理論上的基本物理、化學(xué)性質(zhì)如下1.工作溫度約為-30℃～200℃。
2.具惰性層保護(hù)，可抗一般的化學(xué)及氧化腐蝕作用。
3.低摩擦系數(shù)，在冷卻風(fēng)扇測(cè)試實(shí)驗(yàn)負(fù)載下運(yùn)轉(zhuǎn)30天后檢測(cè)，幾乎無(wú)磨耗發(fā)生，在極少量的潤(rùn)滑油環(huán)境下，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)250天后的磨耗量＜1μm。
4.表面機(jī)械抗張強(qiáng)度可達(dá)200Kgf/cm2。
5.熱傳導(dǎo)系數(shù)值約0.5左右，熱膨漲系數(shù)可經(jīng)由成分控制使其分布在5～10/℃左右。
6.表面改質(zhì)層厚薄較均勻且不易剝離，較能維持長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)下的產(chǎn)品精密度。
7.因密致化結(jié)果表面無(wú)微孔。
同時(shí)，本發(fā)明亦利用此技術(shù)應(yīng)用于DC風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承制做如圖5及圖6所示，經(jīng)線上實(shí)際測(cè)試結(jié)果，其MTBF值超過(guò)50000小時(shí)，其測(cè)試結(jié)果如附件一的報(bào)告所示。如此表示其壽命值足以媲美現(xiàn)有應(yīng)用廣泛的滾子軸承，同理，將其應(yīng)用于直線運(yùn)動(dòng)副的效果亦是如此。
經(jīng)由此技術(shù)制成的產(chǎn)品可直接一次將銅-錫基零件表面的微小粉末顆粒當(dāng)作聚四氟乙烯高分子材料的充填材，使其具有低摩擦系數(shù)、耐磨耗、硬度高、尺寸精密、制造成本較低及提高系統(tǒng)動(dòng)力能量的效能，因此能有效應(yīng)用于直線運(yùn)動(dòng)及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)副系統(tǒng)上，同時(shí)在制程精度的提升上，又遠(yuǎn)較現(xiàn)有制程技術(shù)為佳。
同時(shí)，若將前置的粉末冶金制程的基材，改以金屬切削方式處理時(shí)，由本發(fā)明只要能適當(dāng)控制制程基材表面的粗糙度值(Ra值約在0.6～0.8之間)，通過(guò)基材表面適度的斷面高低輪廓變化，作為后段制程的填充材，仍能具備上述的制程所得產(chǎn)品的物理、化學(xué)性質(zhì)，但是其制造成本將高于前述粉末冶金制程，因此，在追求高品質(zhì)、低成本的制程技術(shù)要求下，本發(fā)明所提的制程技術(shù)將是能滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)需求的解決方案之一。
基于上述原因，本發(fā)明乃擁有可媲美滾子軸承的壽命、低摩擦系數(shù)(一般傳統(tǒng)襯套的摩擦系數(shù)約為0.15～0.30之間)、耐磨耗、自潤(rùn)型含油元件的低噪音、降低潤(rùn)滑油脂所造成的污染及降低滾子軸承的制造成本、提升無(wú)給油軸承制程技術(shù)，使運(yùn)動(dòng)副具有低摩擦系數(shù)、耐磨耗、硬度高、尺寸精密、制造成本較低及提高系統(tǒng)動(dòng)力能量的效能。
權(quán)利要求
1.一種高效能運(yùn)動(dòng)副表面覆層的制造方法，包括以下步驟(a)直接利用噴霧法所制得的青銅基合金粉末顆粒，經(jīng)初步篩選；(b)將不同粒徑范圍的粉末，再加入若干微量合金金屬材，以若干比例方式搭配，根據(jù)工藝需求加入酌量的潤(rùn)滑劑；(c)進(jìn)行充分的混粉作業(yè)；(d)將充分完成混粉程序的基材粉末，填注于壓床機(jī)臺(tái)的中空模穴之內(nèi)，再利用上、下沖頭與中模加壓合模原理，以擠壓方式促使粉末受壓成形；(e)根據(jù)有相當(dāng)?shù)年P(guān)連性的成型壓力與沖頭接觸面積及預(yù)期的生胚密度值，進(jìn)行生胚檢驗(yàn)；(f)將成型后的生胚送入燒結(jié)爐中進(jìn)行還原氣氛下燒結(jié)處理；(g)經(jīng)過(guò)燒結(jié)處理后，直接進(jìn)行后續(xù)的表面改質(zhì)及覆層處理，再進(jìn)行尺寸精整程序；(h)進(jìn)行表面熱脫脂處理，依油脂種類(lèi)，選擇相匹配的水性或酸類(lèi)溶劑進(jìn)行前置清洗或超音波除油處理，以除去工件表面油脂；(i)在室溫中進(jìn)行攪拌、排風(fēng)及過(guò)濾，以動(dòng)力攪拌器均勻攪拌；(j)表面活化處理、表面改質(zhì)處理及各別的水洗清潔及活性化處理；(k)未經(jīng)處理的鍍層硬度將覆層處理后的工件置放于高溫烘烤環(huán)境下，使覆層表面達(dá)到更進(jìn)一步的密著性處理；(l)最后將經(jīng)密著性處理后的零件，根據(jù)工藝精度需求，可再經(jīng)超音波清洗，以再一次清除電化學(xué)反應(yīng)后期未能完全覆著于基材表面的微細(xì)顆粒。
2.如權(quán)利要求1所述的高效能運(yùn)動(dòng)副表面覆層的制造方法，其特征在于，混粉作業(yè)使用直立式螺旋葉型混合機(jī)配合60～120rpm的轉(zhuǎn)速，以達(dá)混粉均勻性。
3.如權(quán)利要求1所述的高效能運(yùn)動(dòng)副表面覆層的制造方法，其特征在于，生胚檢驗(yàn)最終的生胚密度以維持在7.9～8.0g/cm3以上。
4.如權(quán)利要求1所述的高效能運(yùn)動(dòng)副表面覆層的制造方法，其特征在于，未經(jīng)處理的鍍層硬度為280～380VHN，并將覆層處理后的工件置于300℃～350℃的高溫烘烤下維持10～15分鐘。
5.如權(quán)利要求1所述的高效能運(yùn)動(dòng)副表面覆層的制造方法，其特征在于，表面密著處理后的零件，可經(jīng)超音波清洗2～5分鐘。
全文摘要
一種高效能運(yùn)動(dòng)副表面覆層的制造方法，將次微米及納米級(jí)的聚四氟乙烯高分子粉末顆粒，經(jīng)由適當(dāng)比例及調(diào)配技術(shù)，使其均勻散布于鎳磷基的化學(xué)鍍液中，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)使其均勻披覆在依納米級(jí)至微米級(jí)不同粒徑比例成形的銅－錫基粉末冶金燒結(jié)零件的表面，通過(guò)兩者超微?；w粒的高活化性作用，完成聚四氟乙烯與銅－錫基零件表面的微小粉末顆粒直接在低溫下完成復(fù)合反應(yīng)。經(jīng)由此技術(shù)制成的產(chǎn)品可直接一次將銅－錫基零件表面的微小粉末顆粒當(dāng)作聚四氟乙烯高分子材料的充填材，使其具有低摩擦系數(shù)、耐磨耗、硬度高、尺寸精密、制造成本較低及提高系統(tǒng)動(dòng)力能量的效能。
文檔編號(hào)B22F3/12GK1820877SQ20051000770
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月16日
發(fā)明者龍清勇 申請(qǐng)人:龍清勇