用于提供低摩擦表面的方法技術

一種制造方法，包括提供（210）機械元件。相對于所述機械元件的表面機械地摩擦（212）一個工具。將處理液提供（214）到在所述機械元件和所述工具之間的接觸區域。所述處理液包括：第一元素，即難熔金屬元素；和第二元素，即硫族元素。所述第一元素和第二元素是以液體物質提供的。所述機械地摩擦是以所述機械元件的1%至100%的極限強度的接觸壓力來進行的。所述機械地摩擦因而導致所述機械元件的所述表面與摩擦膜沉積的組合拋光。在所述機械元件的所述表面上形成的摩擦膜包括所述第一元素和所述第二元素。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總體上涉及提供低摩擦表面，特別是提供摩擦化學(tribochemically)沉積低摩擦表面。
技術介紹
表面之間的摩擦是導致諸如內燃機和各種機器和機構等機械設備的能量損失的最大原因之一。摩擦也會導致磨損，這限制了上述機械設備的使用壽命。因此，在許多應用中，有一種普遍的要求，即提供具有低摩擦和經歷與其他表面接觸盡可能少的磨損的表面。最傳統的方式是通過使用潤滑劑，以減少摩擦。潤滑劑保持表面分開，其本身容易受剪切力作用，從而降低了獲得相對運動所需的力。諸如油等液體潤滑劑仍然是最常用的類型的潤滑劑。某些固體薄膜潤滑劑的效用已經被人們所知相當長的時間。下面只是幾個例子。美國專利1，654，509描 述了嵌入金屬粘結劑的石墨以使軸承形成抗磨涂層的應用。已公開的專利申請GB776502A描述了通過以含有磷、硫、硒或鹵素原子的氣化反應物質處理而形成的保護膜。這些保護膜對于有效的潤滑作用提供了至少兩個功能優勢:(i)它們提供了固體潤滑劑的承載膜；以及(ii)它們最大限度地減少抑制金屬催化活性的碳化和上漆。GB782263表明，通過在含有堿金屬氰化物的熔融鹽浴中加熱亞鐵金屬部件至溫度高于500°C下使這些部件硫化，堿金屬氰酸鹽和活性硫會改善它們的耐磨損性和咬合性。已公布的國際專利申請W003091479A描述了通過在含有合適的添加劑的油中加熱來對活塞的活塞環進行化學處理。美國專利5，363，821公開了使用石墨、MoS2, BN固體潤滑劑摻入聚合物載體/粘合劑用于通過噴霧以及隨后的熱固定在在氣缸孔壁上制成抗磨擦涂層的應用。在已公布的日本專利申請2004-76914也揭示了一種用于生產低摩擦涂層的方法。滑動部件相對于滑動面移動，含有鑰和硫的潤滑油被供給到該滑動面。鋼粉末被添加到聚酰胺酰亞胺樹脂中，并在所述潤滑油、鑰和硫存在的條件下通過相對于該滑動面按壓聚酰胺酰亞胺樹脂，以在鐵表面上發生反應，在樹脂的基質中產生二硫化鑰。因而，該樹脂用作所產生的二硫化鑰的粘合劑。在現有技術中還提出了一些技術，它們描述了通過PVD法、CVD法和/或等離子濺射法產生低摩擦的薄膜。因此，已公布的美國專利申請2005/0214540描述了用于活塞的PVD/CVD涂層，而美國專利4，629，547描述了通過等離子體濺射法獲得的低摩擦的含硼的膜。通常，對于大多數固體潤滑劑系統，潤滑劑是被沉積到表面上，作為純潤滑劑物質或者作為承載物質內的潤滑劑。沉積之后可以伴隨不同種類的后處理，典型的是熱處理或機械處理。因此，潤滑劑將被提供為在將要潤滑的表面的頂上的一層。難以在獲得良好的粘附性的同時也獲得對于相鄰表面的低摩擦性。摩擦膜(tribofiIm)在減少摩擦和磨損方面的優點是在摩擦學領域所熟知的。已公布的國際專利申請W02009/071674已經采用固體潤滑劑的摩擦化學沉積，該文獻揭示了如何在硫存在時相對于將要被涂覆的表面機械地摩擦一個工具(通常包括Mo或W)來產生摩擦化學沉積膜。這樣的摩擦化學沉積薄膜表現出非常吸引人的與光滑度、耐磨性和低摩擦性有關的特性。一個重要的值得注意的方面是:摩擦化學方法也涉及基質材料，導致在基質材料和固體潤滑劑之間的逐漸轉變。WS2和MoS2摩擦膜允許增加潤滑劑薄膜強度，作為結果，提高了耐磨損性。而且，在運轉期間和運轉之后，改善了表面完整性，也減少了勞損。潤滑劑薄膜也具有低的邊界摩擦。摩擦膜也具有低的邊界摩擦。在W02009/071674中提出的方法具有小的缺點:工具表面(通常由含有Mo和/或W的合金制成)是在加工過程中被消耗，必須在間隔期間進行更換。另外，摩擦膜的沉積率受限于在固體金屬和活性硫之間的相對較慢的非均相反應。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是提供用于產生摩擦化學沉積的固體潤滑劑涂層的更高生產效率的方法。上述目的是根據隨附的獨立權利要求而實現的。在從屬權利要求中提出了優選的多種實施例。總的來說，摩擦調節(triboconditioning)方法包括:提供機械元件。相對于所述機械元件的表面機械地摩擦一個工具。將處理液提供到在所述機械元件和所述工具之間的接觸區域。所述處理液包括:第一元素，即難熔金屬元素；和第二元素，即硫族元素。所述第一元素和第二元素是以液體物質提供的。所述機械地摩擦是以所述機械元件的1%至100%的極限強度的接觸壓力來進行的。所述機械地摩擦因而導致所述機械元件的所述表面與摩擦膜沉積在所述機械元件的所述表面上的組合拋光。所述摩擦膜包括所述第一元素和所述第二元素。本專利技術的一個優點是與現有 技術的方法相比，可以制造具有較低的工具磨損和更好的工藝參數控制的固體潤滑劑的摩擦膜。本專利技術的其它優點將在下面的詳細描述進一步闡述。附圖說明本專利技術連同其進一步的目的和優點可以通過參考以下說明連同附圖而得到最好的理解，在這些附圖中:圖1A-B是固體潤滑劑沉積的示意圖；圖1C是固體潤滑劑的摩擦膜的示意圖；圖2是顯示涂覆時間與工具和工件(workpiece)之間的接觸壓力之間關系的圖；圖3是一個根據本專利技術所述方法的一個實施例的步驟的流程圖；以及圖4是一個曲線圖，顯示了根據本專利技術所述的摩擦產生的固體潤滑劑的摩擦膜的效果。具體實施例方式貫穿本說明書，在不同的附圖和實施例中等同或直接對應的特征將被標示為相同的附圖標記。正如在背景中所述，固體潤滑劑的摩擦膜呈現出非凡的性能，主要是關于允許的接觸壓力、抗磨性能以及形態。為了理解的摩擦膜的結構的重要性，首次給出摩擦膜性能的簡要介紹。當根據非摩擦化學方法將固體潤滑劑沉積在一個表面上時，最終產品可能看起來像在圖1A所示的產品。基質2的表面3具有一定的粗糙度4，由固體潤滑劑I的層6涂覆該基質2。如果僅由固體潤滑劑I來進行沉積，或者如果在沉積之后的工藝(例如熱處理或機械處理)除去任何額外的元素，整個層6通常由固體潤滑劑I組成。在基質2相與固體潤滑劑I相之間有一個界面5，該界面5是較尖銳或較平緩的。所涂覆的表面的耐磨和耐壓性能在很大程度上取決于這個界面5的特性。為了避免剝落，在界面5上的結合必須強。同時，固體潤滑劑I本身通常應該是容易可剪切的。固體潤滑劑I的層6的表面7將取決于所使用的沉積方法。然而，表面7的粗糙度9通常大于基質2的表面3的粗糙度4。如果需要平滑的表面，有必要進行后處理，例如研磨或拋光)。圖1B顯示了一種情形，其中，層6具有嵌入載體基質材料9的固體潤滑劑I域，該層6被沉積在基質表面上。在這樣的情況下，載體基質材料9可被改良以提供對基質2的強結合。然而，在層表面7上可用的固體潤滑劑的總量是較低的，因而摩擦性能可能不如圖1A所示的情形那樣好。 圖1C顯示了摩擦膜10的沉積。在有利條件下的摩擦化學沉積過程中，將在下面進一步討論，摩擦膜10的沉積將組合原始表面3的拋光，在這里用虛線表示。通過在工具和工件之間的機械接觸來實現拋光，從而拉平或研磨掉凹凸面。同時，這類耐磨損材料與物質接觸和反應，由此形成摩擦化學沉積膜。由此，摩擦化學沉積膜——或稱摩擦膜——是通過在將被涂覆的表面、吸收材料和處理液的物質以及可能的加工工具之間的化學反應所形成的，提供能夠進行反應的局部熱量和壓力。總之，所有這些物質形成了固體潤滑劑I的摩擦膜10。然而，摩擦膜10將不會是一個均勻的膜。摩擦膜10將具有從純基質物質本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種制造方法，包括以下步驟: 提供(210)機械元件； 相對于所述機械元件的表面機械地摩擦(212) —個工具；以及 將處理液提供(214)到在所述機械元件和所述工具之間的接觸區域； 所述處理液包括以液體物質提供的第一元素和第二元素； 所述第一元素是難熔金屬元素； 所述第二元素是硫族元素； 所述機械地摩擦是以所述機械元件的1%至100%的極限強度的接觸壓力來進行的； 所述機械地摩擦因而導致所述機械元件的所述表面與摩擦膜沉積的組合拋光，在所述機械元件的所述表面上形成的摩擦膜包括所述第一元素和所述第二元素。2.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述液體物質包括:第一活性組分，其包含所述第一元素；以及第二活性組分，其包含所述第二元素。3.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述液體物質包括活性組分，其包含所述第一元素和所述第二元素。4.根據在權利要求1至3之一 所述的制造方法，其特征在于:所述第一元素是選自:W和Mo之一。5....

【專利技術屬性】
技術研發人員：鮑里斯·朱莫得，
申請(專利權)人：瑞典應用納米表面公司，
類型：
國別省市：