[发明专利]一种具有表面微结构的摩擦配副表面

说明书

本发明公开了一种具有表面微结构的摩擦配副表面，包括表面微结构，表面微结构设置在摩擦配副表面本体上；表面微结构包括若干微结构单元，若干微结构单元呈圆周阵列或线性阵列设置；每个微结构单元包括若干微结构体，若干微结构体呈线性阵列设置；相邻两个微结构体倾斜层叠排列设置，且倾斜方向一致；每个微结构体采用三维鳞片状凹槽结构，每三维鳞片状凹槽结构中充填润滑介质；本发明通过在摩擦配副表面本体上设置倾斜层叠排列设置的微结构体，微结构体采用三维鳞片状凹槽结构，利用三维鳞片状凹槽结构在受到挤压时发生弹性变形，将贮存的润滑介质挤出至表面，实现对摩擦配副表面润滑介质匮乏区域的有效补充，改善摩擦配副之间的润滑状况。

技术领域

本发明属于表面微结构技术领域，特别涉及一种具有表面微结构的摩擦配副表面。

背景技术

表面微结构是指通过物理或化学方法，在机械表面制造的微米或纳米尺度的凹坑、沟槽或凸起微结构。表面微结构目前已经广泛应用于减少摩擦及降低磨损的各个领域以提高表面的摩擦学性能。经过研究人员几十年研究，表面微结构及其相关理论已经有了很大的发展。在不同的润滑状态下，表面微结构提高摩擦学性能的相关机理较为复杂也不尽相同，基本上可以归纳为四个主要属性：(1)微流体动力效应；(2)二次润滑；(3)磨屑储存作用；(4)减少接触面积。

虽然目前已经存在许多对于不同工况下的表面微结构设计及其在摩擦学系统中的应用的研究，但现有的研究基本上都是针对常见的二维表面微结构，即只考虑形状、深度、分布等典型几何特征；受限于二维表面微结构固定的制造工艺、研究模式与机理分析；目前的研究只初步探讨了表面微结构纵向横截面的影响，而且这些研究通常只是通过计算机模拟仿真进行或研究简单横截面形状；同时目前几乎没有研究专门探讨在乏油润滑状态下表面微结构内部构造与其相应的二次润滑性能之间的关系；尤其是在乏油或无油状况下存在着摩擦配副表面间润滑效果较差，摩擦磨损情况较严重等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种具有表面微结构的摩擦配副表面，以解决乏油或无油状况下摩擦配副表面间润滑效果较差、摩擦磨损情况较严重的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种具有表面微结构的摩擦配副表面，包括摩擦配副表面本体及表面微结构，表面微结构设置在摩擦配副表面本体上；

表面微结构包括若干微结构单元，若干微结构单元呈圆周阵列或线性阵列设置；

每个微结构单元包括若干个微结构体，若干个微结构体呈线性阵列设置；

相邻两个微结构体倾斜层叠排列设置，且倾斜方向一致；每个微结构体采用三维鳞片状凹槽结构，每三维鳞片状凹槽结构中充填有润滑介质。

进一步的，三维鳞片状凹槽结构为圆角半圆环型结构。

进一步的，单个微结构体的倾斜角度为0°＜a≤90°，微结构体的垂直高度为0＜h≤1mm。

进一步的，相邻两个微结构单元之间的间距为0＜l≤1700μm。

进一步的，圆角半圆环型结构的外径R与内径r之间的关系满足： 50μm≤R-r≤400μm。

进一步的，三维鳞片状结构采用3D打印、机械切削、化学蚀刻、激光标刻、光学蚀刻或纳米压印方式制作得到。

进一步的，润滑介质采用石蜡油、80w-90齿轮油和PFPE润滑脂中的一种。

进一步的，微结构体的倾斜方向与摩擦配副的运动方向相适应。

进一步的，微结构体的倾斜延伸方向与摩擦配副运动方向的夹角β为钝角。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：