一种再制造成形层表面加工强化材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种再制造成形层表面加工强化材料，由蛇纹石、凹凸棒石、硅灰石、硬脂酸、油酸、三乙醇胺、聚四氟乙烯、稀土化合物、硅藻土等原料，经混合、加热搅拌、冷却成型等步骤制备而成，可以应用于轴、瓦、孔、齿等各类磨损或接触疲劳工况零件表面金属或合金材质的再制造成形层的精密加工处理环节，在提高成形层表面加工精度和加工效率的同时，通过材料中自修复成分与成形层表面的摩擦化学反应，提高再制造成形层的性能，实现成形层硬度、韧性、弹塑性等力学性能的加工强化。本发明专利技术还提供了一种再制造成形层表面加工强化材料的制备方法和应用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种再制造成形层表面加工强化材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于再制造加工
，尤其涉及一种再制造成形层表面加工强化材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]机械产品再制造通过各种表面涂层技术在零件损伤表面制备金属或合金成形层，恢复磨损或接触疲劳失效零件的表面尺寸与力学性能，从而恢复零件的质量特性与功能。采用激光熔覆、电弧堆焊、热喷涂、电沉积等涂层技术制备的各类再制造成形层的表面粗糙度通常较大，对于精密摩擦配合件而言，需要进一步采用车削或磨削加工使成形层表面精度达到摩擦副的配合要求。由于零件尺寸过大、受热易发生变形或易产生相变等原因，经过磨削和机械抛光后的再制造成形层一般不进行热处理或其他强化处理，导致零件表面的硬度、韧性等力学性能一经材料体系和成形工艺确定后，便无法进一步提升。
[0003]近年来，摩擦学领域有大量研究聚焦在将微纳米颗粒自修复材料分散到润滑油(脂)中，以润滑介质为载体将微纳米颗粒输送到机械零件摩擦表面，利用机械摩擦作用在摩擦表面原位生成一层具有超强润滑作用的自修复层，以补偿机械装备运行过程中零件表面产生的磨损，从而实现油(脂)润滑条件下机械零件磨损表面微观损伤的自修复。然而，上述自修复材料的研究和应用场合仅局限于机械设备使用和运行环节，应用对象限制在润滑工况下的机械摩擦副，且需要进行复杂的表面有机改性处理以解决微纳米颗粒自修复材料在润滑油脂中的分散稳定问题。高成本、工艺复杂以及工况局限等问题限制了自修复材料与技术的应用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种再制造成形层表面加工强化材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的再制造成形层表面加工强化材料，可以应用于轴、孔、齿等各类磨损或接触疲劳工况零件表面金属或合金材质的再制造成形层的精密加工处理环节，在提高成形层表面加工精度和加工效率的同时，通过材料中自修复成分与成形层表面的摩擦化学反应，实现修复层硬度、韧性等力学性能的加工强化，提高修复层的性能。
[0005]本专利技术提供了一种再制造成形层表面加工强化材料，由包括以下物料的原料制备得到：
[0006]40～60wt％的无机矿物混合物；
[0007]10～20wt％的硬脂酸；
[0008]1～3wt％的三乙醇胺；
[0009]10～20wt％的油酸；
[0010]5～15wt％的聚四氟乙烯；
[0011]1～3wt％的稀土化合物；
[0012]余量为硅藻土。
[0013]优选的，所述无机矿物混合物包括：
[0014]40～60wt％的蛇纹石；
[0015]10～15wt％的凹凸棒石；
[0016]30～45wt％的硅灰石。
[0017]优选的，所述蛇纹石的粒度为3～10μm，所述凹凸棒石的粒度为1～3μm，所述硅灰石粉的粒度为1～3μm。
[0018]优选的，所述硅灰石与凹凸棒石的质量比为(2～4):1。
[0019]优选的，所述稀土化合物为硼酸盐稀土。
[0020]优选的，所述稀土化合物选自硼酸镧、硼酸铈、硼酸钇中的一种或多种。
[0021]本专利技术提供了一种上述技术方案所述的再制造成形层表面加工强化材料的制备方法，包括：
[0022]将无机矿物混合物、硅藻土、聚四氟乙烯和稀土化合物进行第一混合，得到混合物；
[0023]将硬脂酸、油酸和三乙醇胺进行第二混合后加热熔化，得到混合液；
[0024]将所述混合物和混合液进行第三混合后冷却成型，得到再制造成形层表面加工强化材料。
[0025]优选的，所述第一混合在搅拌的条件下进行；所述搅拌的速度为8～15r/min；所述第一混合的时间为12～24小时。
[0026]优选的，所述加热熔化的温度为110～130℃。
[0027]本专利技术提供了一种加工方法，包括：
[0028]将再制造成形层进行机械抛光或机械研磨；
[0029]所述机械抛光和/或机械研磨过程中采用上述技术方案所述的再制造成形层表面加工强化材料。
[0030]本专利技术将具有磨损自修复效应的微纳米材料与表面处理技术引入到机械零件制造和再制造环节，特别是对于因尺寸或热相变问题而无法进一步进行热处理或强化处理的再制造成形层精密加工过程，通过开发低成本、制备和使用工艺简单的加工再制造成形层表面加工强化材料与使用方法，在实现表面精密加工的同时，进一步提升成形层的表面力学性能，实现成形层的加工强化，有助于提高再制造机械零件的质量和性能。
[0031]本专利技术制备的再制造成形层加工再制造成形层表面加工强化材料，原料成本低，制备工艺简单，可以应用于轴、孔、齿等各类磨损或接触疲劳工况零件表面金属或合金材质的再制造成形层的精密加工处理环节，在提高成形层表面加工精度和加工效率的同时，通过材料中自修复成分与成形层表面的摩擦化学反应，实现修复层硬度、韧性、弹塑性等力学性能的加工强化。
具体实施方式
[0032]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]本专利技术提供了一种再制造成形层表面加工强化材料，由包括以下物料的原料制备得到：
[0034]无机矿物混合物、油酸、硬脂酸、三乙醇胺、聚四氟乙烯、硅藻土、稀土化合物。
[0035]在本专利技术中，所述无机矿物混合物在再制造成形层表面加工强化材料中的质量含量优选为40～60％，更优选为45～55％，最优选为50％。
[0036]在本专利技术中，所述无机矿物混合物包括：蛇纹石、凹凸棒石和硅灰石。
[0037]在本专利技术中，蛇纹石矿物粉末的作用有两方面，一是具有微抛光作用，实现对再制造成形层表面微凸体的去除，降低表面粗糙度；另一方面随着微抛光过程中自身粒径的细化，起到成形层表面摩擦强化作用，提高成形层的硬度和韧性等力学性能。蛇纹石的粒径对其抛光作用影响较大，当粒径小于3μm时的抛光作用不明显，当粒径大于10μm时容易在成形层表面产生微小划痕，影响加工质量。在本专利技术中，凹凸棒石主要起到成形层表面摩擦强化作用与固体润滑作用。在本专利技术中，硅灰石的作用一是起到微抛光作用，另外更主要的作用是与凹凸棒石矿物一起发挥协同增效作用，促进凹凸棒石的分解与摩擦化学反应，硅灰石与凹凸棒石的质量比例范围为2:1～4:1。
[0038]在本专利技术中，蛇纹石、凹凸棒石等的摩擦强化作用通过以下两方面起作用：一是在加工过程产生的摩擦高温作用下释放自身的活性含氧基团，通过与抛光表面的金属发生摩擦化学反应形成高硬度的氧化物；二是在摩擦产生的高温作用下自身发生脱水反应，形成大量表面钝化的氧化铝、氧化镁、氧化硅超细硬质颗粒，镶嵌到摩擦表面，使成形层粗糙度进一步降低的同时，表面硬度和韧性提高。
[0039]在本专利技术中，所述蛇纹石在无机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种再制造成形层表面加工强化材料，由包括以下物料的原料制备得到：40～60wt％的无机矿物混合物；10～20wt％的硬脂酸；1～3wt％的三乙醇胺；10～20wt％的油酸；5～15wt％的聚四氟乙烯；1～3wt％的稀土化合物；余量为硅藻土。2.根据权利要求1所述的再制造成形层表面加工强化材料，其特征在于，所述无机矿物混合物包括：40～60wt％的蛇纹石；10～15wt％的凹凸棒石；30～45wt％的硅灰石。3.根据权利要求2所述的再制造成形层表面加工强化材料，其特征在于，所述蛇纹石的粒度为3～10μm，所述凹凸棒石的粒度为1～3μm，所述硅灰石粉的粒度为1～3μm。4.根据权利要求2所述的再制造成形层表面加工强化材料，其特征在于，所述硅灰石与凹凸棒石的质量比为(2～4):1。5.根据权利要求1所述的再制造成形层表面加工强化材料，其特征在于，所述稀土化合物为硼酸盐稀土。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：于鹤龙，魏敏，周新远，吉小超，王红美，宋占永，尹艳丽，史佩京，张伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院河北京津冀再制造产业技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：