[发明专利]一种铝合金表面的自润滑耐磨涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金表面的自润滑耐磨涂层的制备方法，属于金属复合材料技术领域。

背景技术

铝合金具有密度低，强度比较高的优点，强度接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。

但是，铝合金也存在摩擦系数大、易粘着、不易润滑、耐磨性差和高温抗氧化性能差等缺点，这对其应用范围在一定程度上有所限制，尤其是严重制约了铝合金作为高温摩擦副运动零部件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：铝合金的表面耐磨性和自润滑性效果不高，容易出现在高温条件下摩擦系数高、磨损高的问题。

为解决上述问题，采用了如下技术手段：通过依次在铝合金的表面提供陶瓷中间缓冲层和表面自润滑层的方式，可以使高分子自润滑层附着于合金的表面；同时为了解决自润滑层与陶瓷中间缓冲层的附着力的问题，通过分别将陶瓷中间缓冲层表面羟基化以及对自润滑层树脂进行羟基化改性的方法，使陶瓷中间缓冲层与自润滑层良好结合，提高耐磨层的耐久性。

技术方案是：

一种铝合金表面的自润滑耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤：

第1步，对铝合表面进行光洁处理，再依次用丙酮和去离子水清洗试样表面；

第2步，对表面进行微弧氧化处理，使表面生成陶瓷中间缓冲层；

第3步，按重量份计，将硅酸钠15～25份、硫酸钠4～8份和水230～300份混合均匀，升温后，滴加硫酸溶液至体系的pH在9～10，进行第一次陈化；冷却至室温后，再滴加硫酸溶液至体系的pH在4～6之间，加入羟基硅油8～12份，搅拌反应后，进行第二次陈化，陈化结束后，将反应液减压浓缩至体积为之前的20～25%，再加入增稠剂5～8份，搅拌均匀，得到羟基改性浆料；

第4步，将第2步得到的试样置于改性浆料中浸渍，再进行真空干燥，得到表面羟基化的试样；

第5步，按重量份计，将33～40份羟基硅油、4～6份硅烷偶联剂、2～4份KOH、乙酸乙酯3～5份混合均匀，在氮气气氛下，升温至90℃后保持反应1～3h，得到改性聚硅氧烷预聚体；

第6步，按重量份计，将环氧蓖麻油15～25份、聚乙二醇18～22份混合后，升温至60～72℃，预热15～20min，再滴加改性聚硅氧烷预聚体，进行反应40～80min，再滴加有机多元酸4～6份，反应15～40min，再加入0.5～0.8份有机锡催化剂，升温至70～85℃反应2～3h；加入扩链剂4～6份，并在65～67℃继续反应1～2h，冷却至室温后，加入二乙胺1～2份，再加入水50～75份和乳化剂2～4份，高速分散后，得到羟基改性环氧树脂乳液；

第7步，将羟基改性环氧树脂乳液经过涂覆的方式涂于第4步得到的表面羟基化的试样上，再经过固化处理，得到铝合金表面的自润滑涂层。

所述的第1步中，光洁处理是使表面光洁度达到 Ra<0.8。

所述的第2步中，微弧氧化操作中采用恒定电流供电，处理时间45 ～50min；电解液配比是：偏铝酸钠14～16g/L，氢氧化钠0.3～3g/L，六偏磷酸钠2～4g/L，电流密度为6 ～12A/dm²；操作参数是：频率500～550HZ，正负脉冲数3∶1，占空比为10～ 12%。

所述的第3步中，硫酸溶液的质量浓度范围是6～10%，第一次陈化的时间是1～3h，搅拌反应时间是0.5～3h，第二次陈化的时间是2～4h。

所述的3步中，增稠剂选自明胶、聚乙二醇或者甲基纤维素中的一种或者几种的混合，更优选是聚乙二醇400。

所述的第4步中，浸渍时间是20～40s。

所述的第5步中，所述的硅烷偶联剂为双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(Si69)、双(三乙氧基硅基丙基)二硫化物(Si75)、γ-巯丙基三乙氧基硅烷(KH-580)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)中的一种或几种。

所述的第6步中，有机多元酸是己二酸；机锡催化剂是二月桂酸二丁基锡；乳化剂选自SPAN80。