一种开缝衬套冷挤压用室温固化高抗磨损固体润滑涂层制造技术

本发明专利技术涉及一种开缝衬套冷挤压用室温固化高抗磨损固体润滑涂层，该涂层是指采用喷枪将以热塑性聚醚砜树脂和聚醚酮树脂为基体树脂、聚乙烯醇缩丁醛为改性剂以及二硫化钼、石墨、氟化物及三氧化二锑为填料、氯代烃类混合溶剂作为稀释剂制备而成的润滑涂料涂覆在预处理后的金属表面，经室温或加温固化而制得。本发明专利技术所得涂层具有优异的机械性能、力学性能和润滑性能，适用于苛刻工况条件下滑动、滚动和微动接触的零部件表面，并在界面上起抗磨、减磨防止金属表面擦伤粘连等作用，成功解决了开缝衬套冷扩孔挤压过程中的润滑磨损问题；也可以推广使用到螺旋状等机械零部件，如螺杆和螺母，解决装配前的润滑问题。解决装配前的润滑问题。解决装配前的润滑问题。

【技术实现步骤摘要】
一种开缝衬套冷挤压用室温固化高抗磨损固体润滑涂层


[0001]本专利技术涉及表面防护涂层
，尤其涉及一种开缝衬套冷挤压用室温固化高抗磨损固体润滑涂层。

技术介绍

[0002]目前，飞机结构件采用的主要连接方法仍是机械连接，一架飞机上装有几十万甚至二、三百万个紧固件，如铆钉和螺栓等。紧固件连接孔是飞机疲劳破坏的薄弱环节，因交变应力的作用，源于孔的疲劳裂纹极易扩展到受力结构件上而引发灾难性的事故。服役飞机中发现的疲劳裂纹 60%以上都出现在紧固件孔处。而孔强化技术就是一种有效地提高紧固件寿命途径之一，它是通过开缝衬套或无缝衬套使结构孔壁产生残余压应力，可延迟裂纹的扩展，从而提高接头的疲劳寿命。
[0003]带开缝衬冷挤压强化是孔强化的最有效方法，由于操作简便、增寿效果好，在世界范围的飞机制造和维修业中广泛应用于容易滋生疲劳裂纹的结构孔中。开缝衬套冷扩孔挤压工艺是20世纪70年代初由波音公司研制开发的，已在多种机型上得到成功应用，是一项目前国际飞行制造业中先进的冷挤压强化技术。它是通过在挤压工具和孔壁间用一钢质衬套，对紧固孔实施塑性扩张，即开缝衬套冷挤压强化，以使在孔边产生残余压应力的强化层，在增强紧固孔疲劳寿命的同时，还可有效提高其抗应力腐蚀和腐蚀疲劳的能力。对以常温下压力加工为主要特征的开缝衬套冷扩孔挤压工艺，润滑是非常关键的工艺过程，要求润滑膜应有足够的强度和覆盖率，且对基材无腐蚀性。如润滑不当，挤压时衬套与挤压棒产生滑动粘结现象而导致在孔中的轴向移动，从而划伤孔壁，显著降低其疲劳寿命。因此选择可行的润滑技术可以有效降低挤压载荷，确保挤压过程的顺利进行。
[0004]目前，国外已采用在开缝衬套的内壁涂覆粘结固体润滑涂层的方法降低其挤压过程中的摩擦力，这种涂层具有良好的润滑性能、较高的承载能力和强度，而国内采用表面润滑技术提高开缝衬套冷挤压润滑性能研究非常少。随着我国自主研发能力的增强及相关产品技术国产化的必然趋势，因此研发开缝衬套冷挤压用固体润滑涂层技术，填补我国目前在该领域的空白和实现相关产品的国产化生产，对提升我国武器装备水平有重要的现实意义，同时具有巨大的应用价值和市场潜力。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种机械性能、力学性能和润滑性能良好的开缝衬套冷挤压用室温固化高抗磨损固体润滑涂层。
[0006]为解决上述问题，本专利技术所述的一种开缝衬套冷挤压用室温固化高抗磨损固体润滑涂层，其特征在于：该涂层是指采用喷枪将以热塑性聚醚砜树脂（PES）和聚醚酮树脂（PEK）为基体树脂、聚乙烯醇缩丁醛为改性剂以及二硫化钼、石墨、氟化物及三氧化二锑为填料、氯代烃类混合溶剂作为稀释剂制备而成的润滑涂料涂覆在预处理后的金属表面，经室温或加温固化而制得。
[0007]所述润滑涂料是由下述重量百分比的组分制成的悬浮液体：聚醚砜树脂（PES）1.0~2.0%，聚醚酮树脂（PEK）1.0~2.0%，聚乙烯醇缩丁醛0.1~0.2%，三氧化二锑0.3~0.5%，二硫化钼3.5~5.5%，石墨1.0~2.0%，氟化物0.1~0.3%，余量为混合溶剂；所述混合溶剂按体积百分比计由40%~50%的1，1，2
‑
三氯乙烷和40%~50%的三氯甲烷混合均匀而成。
[0008]所述二硫化钼、所述石墨、所述三氧化二锑、所述氟化物均为粉末状，含量均大于98%，粒径均≤10μm。
[0009]所述氟化物为三氟化镧或三氟化铈。
[0010]所述润滑涂料按下述方法制得：
⑴
按配比称重，并将混合溶剂分为体积不等的四份；
⑵
按聚乙烯醇缩丁醛用其中一份混合溶剂完全溶解，得到溶解后的聚乙烯醇缩丁醛；
⑶
将聚酚醚和聚醚酮树脂混合在一个容器中，加入另外一份混合溶剂使其充分溶解，即得溶解后的树脂体系；
⑷
将溶解后的聚乙烯醇缩丁醛和二硫化钼、石墨、氟化物和三氧化二锑一起倒入球磨罐中，加入第三份混合溶剂使之成为浆糊状；然后放入体积占球磨罐三分之一的钢球或陶瓷球，累计球磨50h以上，得到球磨后的固体料；
⑸
将所述溶解后的树脂体系倒入所述球磨罐中，与所述球磨后的固体料混合球磨2~3h，得到混合物料；
⑹
将所述混合物料倒入另一容器中，加入剩余的混合溶剂至所需物料总量，搅拌均匀，即得。
[0011]所述加温固化条件是指（100
±
5）℃
×
0.5h＋（180
±
5）℃
×
0.5h＋（250
±
5）℃
×
1h，随炉冷却后即可。
[0012]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术选择具有良好耐温性能和优异力学性能的热塑性树脂聚醚砜和聚醚酮混合物作为基体树脂，而且聚醚砜和聚醚酮也是两种特种工程塑料，热塑性树脂做为粘结剂制备固体润滑涂层，不需要额外加入固化剂，树脂自身能够固化，从而使涂层具有优异的机械性能和力学性能。
[0013]2、本专利技术选用二硫化钼和石墨为润滑填料，二硫化钼和石墨具有良好的润滑性能和承载能力，二者协同作用可保证所得涂料即具有良好的润滑性、耐磨性和承载能力。
[0014]3、本专利技术选用三氧化二锑和氟化物（如三氟化镧或三氟化铈）为功能填料，通过功能填料的复配协同作用共同提高涂料的承载能力和抗磨损性能。
[0015]4、本专利技术利用粘结固体润滑涂料制备技术，将热塑性树脂做为粘结剂，将不同润滑填料（二硫化钼和石墨）﹑耐磨填料（氟化物如三氟化镧或三氟化铈）与三氧化二锑均匀分散在热塑性基础树脂中，制备成组分均匀统一的涂料体系，采用喷枪喷涂制备成涂层，可以室温固化，也可以加温固化，所制备的涂层既具有热塑性树脂优异的力学性能，同时又具有各种填料的润滑耐磨性能。
[0016]5、本专利技术所得的涂料可以室温固化也可加温固化，使用温度范围宽，具有自润滑、耐磨、防粘和耐高温性能。
[0017]6、对本专利技术涂层GB/T 1720、 GB/T 1732、GB/T 1732进行检测，结果如表1所示。
[0018]表1主要性能指标由表1可以发现该涂层对金属底材附着力良好，具有优良的耐高温性和抗磨性能，涂层可在300℃下长期使用，适用于苛刻工况条件下滑动、滚动和微动接触的零部件表面，并在界面上起抗磨、减磨防止金属表面擦伤粘连等作用，成功解决了开缝衬套冷扩孔挤压过程中的润滑磨损问题。同时，该涂层室温下可以快速固化，适合高温加热易变形的零部件（如铝，铜）或大型的不便于加热的零部件；当通过加温固化时可使零部件表面具有更长的耐磨寿命。另外本专利技术还可以推广到螺旋状机械零部件表面，如螺杆和螺母，使其具有优异的旋和性和抗磨损性能。
[0019]7、将本专利技术应用在冷挤压开缝衬套中，其挤压力与进口样件涂层（如图1所示）相当，挤压后的开缝衬套表面涂层仍然完整连续，涂层没有出现破损（图2所示）。
附图说明
[0020]下面结合附图对本专利技术的具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开缝衬套冷挤压用室温固化高抗磨损固体润滑涂层，其特征在于：该涂层是指采用喷枪将以热塑性聚醚砜树脂和聚醚酮树脂为基体树脂、聚乙烯醇缩丁醛为改性剂以及二硫化钼、石墨、氟化物及三氧化二锑为填料、氯代烃类混合溶剂作为稀释剂制备而成的润滑涂料涂覆在预处理后的金属表面，经室温或加温固化而制得。2.如权利要求1所述的一种开缝衬套冷挤压用室温固化高抗磨损固体润滑涂层，其特征在于：所述润滑涂料是由下述重量百分比的组分制成的悬浮液体：聚醚砜树脂1.0~2.0%，聚醚酮树脂1.0~2.0%，聚乙烯醇缩丁醛0.1~0.2%，三氧化二锑0.3~0.5%，二硫化钼3.5~5.5%，石墨1.0~2.0%，氟化物0.1~0.3%，余量为混合溶剂；所述混合溶剂按体积百分比计由40%~50%的1，1，2
‑
三氯乙烷和40%~50%的三氯甲烷混合均匀而成。3.如权利要求1或2所述的一种开缝衬套冷挤压用室温固化高抗磨损固体润滑涂层，其特征在于：所述二硫化钼、所述石墨、所述三氧化二锑、所述氟化物均为粉末状，含量均大于98%，粒径均≤10μm。4.如权利要求1或2所述的一种开缝衬套冷挤压用室温固化高抗磨损固体润滑涂层，其特征在于：所述氟化物为三氟化镧或三氟化铈。5.如权利要求2所述的一种开缝衬套冷挤压用室温固化高抗磨损固体润滑涂层，其特征在于：所述润滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海燕，万宏启，陈磊，周惠娣，李红轩，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：