聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜，包括：布置在金屬運(yùn)動(dòng)零部件的表面的氮化鈦過(guò)渡層；布置在所述氮化鈦過(guò)渡層的表面的聚四氟乙烯基復(fù)合潤(rùn)滑層。本實(shí)用新型的聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜在WTM-2型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行摩擦性能測(cè)試，固體潤(rùn)滑膜的摩擦系數(shù)小于0.15，滑動(dòng)摩擦壽命大于1.8×105r，采用氮化鈦?zhàn)鳛檫^(guò)渡層，氮化鈦與金屬運(yùn)動(dòng)零部件的結(jié)構(gòu)材料在彈性模量、熱膨脹系數(shù)、化學(xué)和結(jié)構(gòu)上匹配，不僅能減少鍍層內(nèi)和界面區(qū)的應(yīng)力，而且能提高膜基結(jié)合力，延長(zhǎng)了鍍層的耐磨壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種耐腐蝕潤(rùn)滑材料，特別是一種聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜。

【背景技術(shù)】
[0002]聚四氟乙烯是一種具有優(yōu)異化學(xué)穩(wěn)定性、介電性能、耐高低溫性及較低摩擦因數(shù)的工程塑料，是已知固體材料中最好的干摩擦材料之一，其在化學(xué)化工、機(jī)械工業(yè)、交通運(yùn)輸、航空航天等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。但是純聚四氟乙烯又存在力學(xué)性能差、磨損率高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能差、線(xiàn)膨脹系數(shù)和承載變形大等缺點(diǎn)，使其應(yīng)用受到限制。二硫化鑰作為固體潤(rùn)滑劑，由于具有低摩擦、高耐磨和承載力大等優(yōu)異的真空摩擦學(xué)性能，被歐美、俄羅斯等航天強(qiáng)國(guó)廣泛地應(yīng)用于解決空間環(huán)境下機(jī)械的潤(rùn)滑問(wèn)題。二硫化鑰本身的化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定，可耐大多數(shù)酸并且耐輻射，但是，在海洋環(huán)境下，二硫化鑰膜層與金屬基體界面容易發(fā)生絲狀腐蝕，生成酸性產(chǎn)物，導(dǎo)致膜層從基體表面剝落。隨著海南發(fā)射基地的建成，亟需研制兼具良好耐腐蝕性和潤(rùn)滑性的固體潤(rùn)滑材料用于航天領(lǐng)域金屬零部件的潤(rùn)滑。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外制備聚四氟乙烯/二硫化鑰復(fù)合固體潤(rùn)滑膜的主要工藝有兩種:(I)采用青銅粉、聚酰亞胺、二硫化鑰和石墨等作為填料填充聚四氟乙烯改性復(fù)合材料中；(2)將混有聚四氟乙烯顆粒的油脂配合二硫化鑰固體潤(rùn)滑膜對(duì)金屬零部件進(jìn)行潤(rùn)滑。前者存在青銅粉和二硫化鑰均易在鹽霧環(huán)境下發(fā)生腐蝕，生產(chǎn)氧化銅和氧化鑰而失效；后者易揮發(fā)變干，且在鹽霧環(huán)境下容易乳化失效，也不太滿(mǎn)足于航天部分金屬零部件的無(wú)油潤(rùn)滑需求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種兼具良好潤(rùn)滑性和耐腐蝕性的聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜，包括:
[0006]布置在金屬運(yùn)動(dòng)零部件的表面的氮化鈦過(guò)渡層；
[0007]布置在所述氮化鈦過(guò)渡層的表面的聚四氟乙烯基復(fù)合潤(rùn)滑層。
[0008]進(jìn)一步的，在上述聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜中，所述金屬運(yùn)動(dòng)零部件的材質(zhì)為鈦、招、鈦合金、招合金或鋼。
[0009]進(jìn)一步的，在上述聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜中，所述氮化鈦過(guò)渡層的厚度為 200nm?400nm。
[0010]進(jìn)一步的，在上述聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜中，所述聚四氟乙烯基復(fù)合潤(rùn)滑層的厚度為lunT5um。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0012]( I)本實(shí)用新型聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜在WTM-2型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行摩擦性能測(cè)試，固體潤(rùn)滑膜的摩擦系數(shù)小于0.15，滑動(dòng)摩擦壽命大于1.8X105!.，在美國(guó)CCT-600型循環(huán)鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，固體潤(rùn)滑膜的保護(hù)等級(jí)和外觀等級(jí)均為10級(jí)，適用于海洋環(huán)境下金屬零部件的固體潤(rùn)滑；
[0013](2)采用氮化鈦?zhàn)鳛檫^(guò)渡層，氮化鈦與金屬運(yùn)動(dòng)零部件的結(jié)構(gòu)材料在彈性模量、熱膨脹系數(shù)、化學(xué)和結(jié)構(gòu)上匹配，不僅能減少鍍層內(nèi)和界面區(qū)的應(yīng)力，而且能提高膜基結(jié)合力，延長(zhǎng)了鍍層的耐磨壽命。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜的結(jié)構(gòu)圖；
[0015]其中，I為金屬運(yùn)動(dòng)零部件，2為氮化鈦過(guò)渡層，3為聚四氟乙烯基復(fù)合潤(rùn)滑層。

【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜，包括:
[0018]布置在金屬運(yùn)動(dòng)零部件I的表面的氮化鈦過(guò)渡層2 ；
[0019]布置在氮化鈦過(guò)渡層2的表面的聚四氟乙烯基復(fù)合潤(rùn)滑層3。
[0020]優(yōu)選的，所述氮化鈦過(guò)渡層2采用離子注入與沉積工藝布置在金屬運(yùn)動(dòng)零部件I的表面。
[0021]優(yōu)選的，所述聚四氟乙烯基復(fù)合潤(rùn)滑層采用多靶磁控共濺射工藝布置在氮化鈦過(guò)渡層I的表面。
[0022]優(yōu)選的，所述聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜的摩擦系數(shù)小于0.15，滑動(dòng)摩擦壽命大于1.8X 105r，進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，保護(hù)等級(jí)和外觀等級(jí)均為10級(jí)，適用于海洋環(huán)境下金屬零部件的固體潤(rùn)滑。
[0023]優(yōu)選的，所述金屬運(yùn)動(dòng)零部件I的材質(zhì)為鈦、鋁、鈦合金、鋁合金或鋼。
[0024]優(yōu)選的，所述氮化鈦過(guò)渡層2的厚度為200nnT400nm。
[0025]優(yōu)選的，所述聚四氟乙烯基復(fù)合潤(rùn)滑層3的厚度為1ιιπΓ5ιιπι。
[0026]本實(shí)用新型的聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜的制備方法的步驟如下:
[0027]( I)氮化鈦過(guò)渡層的制備
[0028]將金屬運(yùn)動(dòng)零部件布置在多功能離子注入與磁控濺射復(fù)合設(shè)備真空室的轉(zhuǎn)臺(tái)上，將鈦陰極布置在金屬源靶位上，開(kāi)啟真空獲得設(shè)備，當(dāng)真空室內(nèi)本底真空達(dá)到I X KT3Pa?5 X KT3Pa時(shí)，充入氮?dú)庵凉ぷ鳉鈮簽? X KT2Pa?3 X KT1Pa ;待氣壓穩(wěn)定后，依次開(kāi)啟轉(zhuǎn)臺(tái)的高壓電源、鈦陰極的金屬源電源和觸發(fā)電源，在金屬運(yùn)動(dòng)零部件表面制備氮化鈦過(guò)渡層；
[0029](2)聚四氟乙烯基復(fù)合潤(rùn)滑層的制備
[0030]將聚四氟乙烯靶、二硫化鑰靶和鈦靶分別布置在多功能離子注入與磁控濺射復(fù)合設(shè)備真空室的三個(gè)磁控濺射靶位上；待完成氮化鈦過(guò)渡層的制備后，關(guān)閉轉(zhuǎn)臺(tái)的高壓電源、鈦陰極的金屬源電源和觸發(fā)電源，并關(guān)閉氮?dú)獬錃忾y；重新開(kāi)啟真空獲得系統(tǒng)，當(dāng)真空室內(nèi)本底真空達(dá)到lXl(T3Pa?5X10-3Pa時(shí)，充入氬氣至工作氣壓為3 X KT1Pa?9 X KT1Pa ;待氣壓穩(wěn)定后同時(shí)開(kāi)啟聚四氟乙烯靶、二硫化鑰靶和鈦靶的濺射電源，在氮化鈦過(guò)渡層表面制備聚四氟乙烯基復(fù)合潤(rùn)滑層。
[0031]綜上所述，本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0032]( I)本實(shí)用新型聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜在WTM-2型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行摩擦性能測(cè)試，固體潤(rùn)滑膜的摩擦系數(shù)小于0.15，滑動(dòng)摩擦壽命大于1.8X105!.，在美國(guó)CCT-600型循環(huán)鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，固體潤(rùn)滑膜的保護(hù)等級(jí)和外觀等級(jí)均為10級(jí)，適用于海洋環(huán)境下金屬零部件的固體潤(rùn)滑；
[0033](2)采用氮化鈦?zhàn)鳛檫^(guò)渡層，氮化鈦與金屬運(yùn)動(dòng)零部件的結(jié)構(gòu)材料在彈性模量、熱膨脹系數(shù)、化學(xué)和結(jié)構(gòu)上匹配，不僅能減少鍍層內(nèi)和界面區(qū)的應(yīng)力，而且能提高膜基結(jié)合力，延長(zhǎng)了鍍層的耐磨壽命；
[0034](3)采用三靶共濺射工藝，既提高了膜層的致密度，又充分發(fā)揮了聚四氟乙烯、二硫化鑰和鈦的協(xié)同作用，使得膜層既具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和耐蝕性，又有良好的潤(rùn)滑性和力學(xué)性能；
[0035](4)上述工藝制備的聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜，膜層均勻致密、缺陷少、成分比例可控、無(wú)須后處理且工藝簡(jiǎn)單、成本較低。
[0036]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜，其特征在于，包括: 布置在金屬運(yùn)動(dòng)零部件的表面的氮化鈦過(guò)渡層； 布置在所述氮化鈦過(guò)渡層的表面的聚四氟乙烯基復(fù)合潤(rùn)滑層。
2.如權(quán)利要求1所述的聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜，其特征在于，所述聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜的摩擦系數(shù)小于0.15，滑動(dòng)摩擦壽命大于1.8X 105r。
3.如權(quán)利要求1所述的聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜，其特征在于，所述金屬運(yùn)動(dòng)零部件的材質(zhì)為鈦、鋁、鈦合金、鋁合金或鋼。
4.如權(quán)利要求1所述的聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜，其特征在于，所述氮化鈦過(guò)渡層的厚度為200nnT400nm。
5.如權(quán)利要求1所述的聚四氟乙烯基耐腐蝕固體潤(rùn)滑膜，其特征在于，所述聚四氟乙烯基復(fù)合潤(rùn)滑層的厚度為lunT5um。
【文檔編號(hào)】C23C14/06GK204097554SQ201420468890
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】蘇達(dá), 郭立杰, 熊艷艷, 劉明芳, 石磊 申請(qǐng)人:上海航天設(shè)備制造總廠(chǎng)