本發(fā)明涉及一種耐蝕耐磨自潤滑表面處理方法，屬于表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外針對(duì)摩擦副的表面處理，一般采用復(fù)合涂層、電鍍、整體化學(xué)熱處理的方式形成耐磨層，輔以若干沉孔或槽體用于潤滑介質(zhì)的儲(chǔ)存。其中，復(fù)合涂層的成本較高、工序復(fù)雜；整體化學(xué)熱處理例如QPQ表面的氧化層雖然自潤滑效果好、但導(dǎo)熱性差，與密封件形成摩擦副時(shí)，摩擦升溫易導(dǎo)致密封燒損或加速老化；電鍍則不利于環(huán)保。而且，在高速、重載、大接觸面、不便于添加潤滑脂的摩擦工況時(shí)下，上述表面處理方法加工的零件的摩擦接觸面都容易產(chǎn)生磨損失效。
現(xiàn)有于2014年4月2日公開的發(fā)明專利一種儲(chǔ)油穴軸承鋼套，包括呈筒狀的本體，本體內(nèi)壁設(shè)有若干個(gè)均布的儲(chǔ)油穴，本體內(nèi)壁中部設(shè)有環(huán)形的導(dǎo)油槽，本體內(nèi)壁沿導(dǎo)油槽周向均布有若干個(gè)進(jìn)油孔；進(jìn)油孔為三個(gè)且周向均布于本體中部；本體內(nèi)壁采用QPQ處理；本體內(nèi)壁設(shè)有固體潤滑層，采用二硫化鉬噴涂而成。其公布了一種軸承鋼套的生產(chǎn)方法，但是該方法存在如下問題：
1、儲(chǔ)油穴若干，即使均布，也不能用于高速的摩擦表面；
2、導(dǎo)油槽和進(jìn)油孔的設(shè)計(jì)，使零件的潤滑必須依賴于后期定期添加油脂，不適用于不便于添加油脂的工況；
3、鋼套的內(nèi)壁表層為QPQ氧化層、二硫化鉬噴涂層，導(dǎo)熱性差，不利于摩擦副散熱；
4、QPQ氧化層深度為常規(guī)深度，不能滿足重載摩擦的工況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種耐蝕耐磨自潤滑表面處理方法，可制作出一種耐蝕耐磨自潤滑的零件表面，為高速、重載、大接觸面、不便于添加潤滑脂的摩擦工況提供了一種解決方案。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種耐蝕耐磨自潤滑表面處理方法，具體步驟如下：
步驟一、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)處理：對(duì)零件的表面進(jìn)行處理，使其形成蜂窩狀的凹凸結(jié)構(gòu)；同時(shí)，對(duì)蜂窩狀結(jié)構(gòu)的凸出尖峰鈍化；
步驟二、耐蝕耐磨處理：將耐蝕耐磨物質(zhì)添加至經(jīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)處理后的零件表面，使其耐蝕耐磨；
步驟三、潤滑處理：利用潤滑物質(zhì)將零件表面潤滑。
所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)處理可采用先噴丸，再精磨、拋光的組合工序，所述噴丸是指：噴丸前的零件是調(diào)質(zhì)、正火、冷擠壓或冷擠壓加退火的加工狀態(tài)，采用超聲噴丸工藝對(duì)零件進(jìn)行噴丸，選用粒度小于0.5mm的合金丸，噴嘴或工件移動(dòng)周期間距小于噴嘴直徑；所述精磨、拋光是指：對(duì)噴丸后的零件表面進(jìn)行精磨、拋光，表面精磨、拋光加工量為0.1mm～0.35mm，加工至表面形成蜂窩狀的凹凸結(jié)構(gòu)，確保蜂窩狀結(jié)構(gòu)的尖峰變鈍，并且凸臺(tái)表面粗糙度≤Ra0.1，使零件表面應(yīng)力狀態(tài)重新分布。
所述耐蝕耐磨處理可采用QPQ處理加拋光的組合工序，所述QPQ處理是指：對(duì)零件進(jìn)行氮碳共滲加氧化的鹽浴復(fù)合處理，氧化層及白亮層的總深度＞18μm；所述拋光是指：對(duì)經(jīng)QPQ處理后的零件進(jìn)行拋光處理，拋光工序的加工量≤5μm；--去除了蜂窩網(wǎng)構(gòu)的凸峰部位在QPQ處理后的表面氧化層、但保留了氮化物層，提高了摩擦接觸表面的導(dǎo)熱性的同時(shí)，保障了耐蝕性、耐疲勞性。
所述潤滑處理采用固體潤滑，即對(duì)拋光后的零件采用固體潤滑劑進(jìn)行處理，處理的溫度為120-230℃，使固體潤滑劑填充并滲入至蜂窩網(wǎng)構(gòu)的凹凸表面；固體潤滑劑配方中含膨潤土或MoS2(只采用一種或兩者都采用)，以提高固體潤滑劑在高速高載摩擦工況下的使用壽命。凸起部分在初始磨合磨損產(chǎn)生細(xì)微硬質(zhì)磨粒過程中,隨著摩擦來回運(yùn)動(dòng)，硬質(zhì)顆粒轉(zhuǎn)移至凹陷部分，硬質(zhì)磨粒與原有凹陷部分的固體潤滑脂在摩擦生熱、粘稠度降低及膨脹產(chǎn)生的攪拌作用下，形成潤滑的介質(zhì)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、表面蜂窩狀的凹凸結(jié)構(gòu)不僅充當(dāng)了儲(chǔ)油穴功能，而且均布在整個(gè)摩擦表面，有利于固體潤滑脂在摩擦表面的長期儲(chǔ)存，解決了部分工況不便于添加油脂的問題；
2、表面蜂窩狀的凹凸結(jié)構(gòu)的凹谷中儲(chǔ)存了足量的固體潤滑脂，可用于高速摩擦的工況；
3、表面蜂窩狀的凹凸結(jié)構(gòu)的凸峰為不含氧化物的QPQ層，比整體QPQ處理的表面導(dǎo)熱性更高，由于保留了氮化物層，耐蝕性、耐疲勞性得到了保障；
4、表面噴丸及精磨拋光的組合工序，使零件表面應(yīng)力狀態(tài)重新分布，有利于增加QPQ滲層深度，可滿足重載摩擦的工況；
5、可應(yīng)用于冷擠壓加工的零件；
6、添加了膨潤土與MoS2配方的固體潤滑脂，可提高固體潤滑劑在高速高載摩擦工況下的使用壽命。
7、整個(gè)加工方法環(huán)保、能耗低、工藝流程簡單。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
一種耐蝕耐磨自潤滑表面處理方法，具體步驟如下：
步驟一、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)處理：對(duì)零件的表面進(jìn)行處理，使其形成蜂窩狀的凹凸結(jié)構(gòu)；同時(shí)，對(duì)蜂窩狀結(jié)構(gòu)的凸出尖峰鈍化；
步驟二、耐蝕耐磨處理：將耐蝕耐磨物質(zhì)添加至經(jīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)處理后的零件表面，使其耐蝕耐磨；
步驟三、潤滑處理：利用潤滑物質(zhì)將零件表面潤滑。
上述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)處理可采用先噴丸，再精磨、拋光的組合工序?qū)崿F(xiàn)，其中，所述噴丸是指：噴丸前的零件是調(diào)質(zhì)、正火、冷擠壓或冷擠壓加退火的加工狀態(tài)，采用超聲噴丸工藝對(duì)零件進(jìn)行噴丸，選用粒度小于0.5mm的合金丸，噴嘴或工件移動(dòng)周期間距小于噴嘴直徑；所述精磨、拋光是指：對(duì)噴丸后的零件表面進(jìn)行精磨、拋光，表面精磨、拋光加工量為0.1mm～0.35mm，加工至表面形成蜂窩狀的凹凸結(jié)構(gòu)，確保蜂窩狀結(jié)構(gòu)的尖峰變鈍，并且凸臺(tái)表面粗糙度≤Ra0.1，使零件表面應(yīng)力狀態(tài)重新分布。當(dāng)然，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)處理也可以采用拋丸+精車+拋光的組合工序，或者拋丸+拋光的組合工序，或者輥壓的方式實(shí)現(xiàn)。其中，拋丸是指利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪把直徑0.2mm-3mm的高硬度丸粒拋擲出去，高速撞擊零件表面，增加表面粗糙度或用于清理表面。噴丸是指噴速大于500米/秒的丸粒轟擊零件表面，使表層材料在一定深度范圍內(nèi)產(chǎn)生塑性流動(dòng)，使表層材料應(yīng)力狀態(tài)重新分布，并使晶粒細(xì)化至納米級(jí)。拋光是指利用高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪，使磨料對(duì)工件表面產(chǎn)生滾壓及微量切削，以獲得光亮的加工表面。輥壓是指 靠材料的塑性移動(dòng)滾壓加工各種表面形狀復(fù)雜的零件，屬于冷鍛工藝，變形過程是線接觸、連續(xù)逐步的進(jìn)行，和切削、磨削相比，生產(chǎn)效率高、節(jié)約材料，且可實(shí)現(xiàn)表面復(fù)雜凹凸結(jié)構(gòu)的成型。相比較而言，先噴丸，再精磨、拋光的組合工序比其他方法更便于操作，而且可制得更加細(xì)膩的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，效果最佳。
上述耐蝕耐磨處理可采用QPQ處理加拋光的組合工序，所述QPQ處理是指：對(duì)零件進(jìn)行氮碳共滲加氧化的鹽浴復(fù)合處理，氧化層及白亮層的總深度＞18μm。所述拋光是指：對(duì)經(jīng)QPQ處理后的零件進(jìn)行拋光處理，拋光工序的加工量≤5μm，即去除了蜂窩網(wǎng)構(gòu)的凸峰部位在QPQ處理后的表面氧化層、但保留了氮化物層，提高了摩擦接觸表面的導(dǎo)熱性的同時(shí)，保障了耐蝕性、耐疲勞性。其中，QPQ處理可以采用氮碳共滲或滲氮工藝替換。氮碳共滲指以滲氮為主同時(shí)滲入碳的化學(xué)熱處理工藝。滲氮工藝指在一定溫度下一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。相比較而言，QPQ處理方式更簡單，效果最佳。
上述潤滑處理采用固定潤滑，即對(duì)拋光后的零件進(jìn)行潤滑，處理的溫度為120-230℃，使固體潤滑劑填充并滲入至蜂窩網(wǎng)構(gòu)的凹凸表面；固體潤滑劑配方中含膨潤土或MoS2(只采用一種或兩者都采用)，以提高固體潤滑劑在高速高載摩擦工況下的使用壽命。凸起部分在初始磨合磨損產(chǎn)生細(xì)微硬質(zhì)磨粒過程中,隨著摩擦來回運(yùn)動(dòng)，硬質(zhì)顆粒轉(zhuǎn)移至凹陷部分，硬質(zhì)磨粒與原有凹陷部分的固體潤滑脂在摩擦生熱、粘稠度降低及膨脹產(chǎn)生的攪拌作用下，形成潤滑的介質(zhì)。當(dāng)然，也可采用液體潤滑，即各種石油潤滑油和生物潤滑油，但與固體潤滑劑相比，不耐高溫，在重載下難以保持油膜厚度。
表面蜂窩狀的凹凸結(jié)構(gòu)不僅充當(dāng)了儲(chǔ)油穴功能，而且均布在整個(gè)摩擦表面，有利于固體潤滑脂在摩擦表面的長期儲(chǔ)存，解決了部分工況不便于添加油脂的問題；表面蜂窩狀的凹凸結(jié)構(gòu)的凹谷中儲(chǔ)存了足量的固體潤滑脂，可用于高速摩擦的工況；表面蜂窩狀的凹凸結(jié)構(gòu)的凸峰為不含氧化物的QPQ層，比整體QPQ處理的表面導(dǎo)熱性更高，由于保留了氮化物層，耐蝕性、耐疲勞性得到了保障；表面噴丸及精磨拋光的組合工序，使零件表面應(yīng)力狀態(tài)重新分布，有利于增加QPQ滲層深度，可滿足重載摩擦的工況；添加了膨潤土與MoS2配方的固體潤滑脂，可提高固體潤滑劑在高速高載摩擦工況下的使用壽命。
利用本發(fā)明，可制作出一種耐蝕耐磨自潤滑的零件表面，整個(gè)加工方法不僅環(huán)保、能耗低、工藝流程簡單，而且形成的類似蜂窩狀表面結(jié)構(gòu)的耐蝕耐磨自潤滑層解決了高速、重載、大接觸面、不便于添加潤滑脂的摩擦工況。