一种钛合金表面抗磨减摩材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种材料技术领域，具体涉及一种钛合金表面抗磨减摩材料及其制备方法。

背景技术：

2.钛合金的具有较好的强度和耐腐蚀性能，在民用领域和军用领域都有广泛的应用。对于结构材料而言，不仅要求本体的性能优异，还要考虑使用状态下的稳定性，钛合金耐磨性和摩擦润滑性和其它金属相比不具有优势，在运动摩擦中容易损坏，限制了应用领域。改善钛合金摩擦磨损性能一直是技术热点问题。
3.耐磨和减摩是两个方向的技术问题，需要在钛合金上综合考虑。耐磨的方法，基本上都是采用添加一种刚性的耐磨添加剂。减摩的方法，基本上都是添加一种润滑剂。而两者复配的时候，并不能只是采用简单的添加，需要将两者有机结合在一起。
4.中国专利cn201611018013 .7一种抗磨减摩材料，用三氧化二铁纳米颗粒作为耐磨剂，用多层石墨烯作为减摩剂。将两种纳米材料混合搅拌均匀后直接添加到钛合金构件滑动界面。但是可以预见，抗磨材料不能很好的分布在界面上，而且使用多层石墨烯，其润滑能力不够，不能持续发挥减摩抗磨功能。最主要的问题，这样的复配物持续能力不足，也就是在耐磨减摩起效的开始具有效果，很快就会衰减，需要到一种可以持续较久的技术方案。

技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种钛合金表面抗磨减摩材料。
6.本发明的方案是：一种钛合金表面抗磨减摩材料，按重量计，由以下组分配制而成：碳化硅粉末
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20 ~ 50份，聚四氟乙烯粉末
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15 ~ 20份，环氧树脂
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20 ~ 50份，有机溶剂
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1 ~ 10份。
7.优选的，所述碳化硅粉末为立方碳化硅粉末。
8.进一步的，所述碳化硅粉末的粒径d50为50~80nm。
9.优选的，所述有机溶剂为乙醇、丙酮、氯仿任何之一。
10.优选的，所述环氧树脂牌号为e51或e44。
11.本发明还公开了一种钛合金表面抗磨减摩材料的制备方法，按照前述任何一种材料的配比，首先将溶剂投入容器内，再加入环氧树脂，最后分别配入碳化硅粉末和聚四氟乙烯粉末，持续搅拌至粉体充分分散。
12.有益效果：1.本发明使用碳化硅作为耐磨材料，使用四氟乙烯作为润滑材料，优化了两者的配比，两者协同发挥了较好的耐磨减摩作用。2.本发明使用环氧树脂作为填充固
定剂，将耐磨减摩组分包覆固定在钛合金表面，同时环氧树脂也具有一定的隔离润滑作用，防止氧化损害，可以起到延长润滑的作用。3.本发明使用有机溶剂调解环氧树脂的粘度，使得粉体分散更为均匀，也可以使得该配置好的耐磨减摩材料在使用时，更方便使用。
具体实施方式
13.下面结合各实施例来进一步阐述本发明的技术方案。
14.实施例1一种钛合金表面抗磨减摩材料，按重量计，由以下组分配制而成：碳化硅粉末
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20份，聚四氟乙烯粉末
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15份，环氧树脂
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20份，有机溶剂
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1份。
15.所述碳化硅粉末为立方碳化硅粉末。所述碳化硅粉末的粒径d50为50nm。所述有机溶剂为丙酮。所述环氧树脂牌号为e51。
16.实施例2一种钛合金表面抗磨减摩材料，按重量计，由以下组分配制而成：碳化硅粉末
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50份，聚四氟乙烯粉末
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20份，环氧树脂
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50份，有机溶剂
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1份。
17.所述碳化硅粉末为立方碳化硅粉末。所述碳化硅粉末的粒径d50为80nm。所述有机溶剂为乙醇。所述环氧树脂牌号为e44。
18.实施例3一种钛合金表面抗磨减摩材料，按重量计，由以下组分配制而成：碳化硅粉末
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30份，聚四氟乙烯粉末
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20份，环氧树脂
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20 份，有机溶剂
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1份。
19.所述碳化硅粉末为立方碳化硅粉末。所述碳化硅粉末的粒径d50为60nm。所述有机溶剂为氯仿。所述环氧树脂牌号为e44。
20.实施例4一种钛合金表面抗磨减摩材料，按重量计，由以下组分配制而成：碳化硅粉末
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30份，聚四氟乙烯粉末
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20份，环氧树脂
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20 份，有机溶剂
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5份。
21.所述碳化硅粉末为立方碳化硅粉末。所述碳化硅粉末的粒径d50为60nm。所述有机溶剂为氯仿。所述环氧树脂牌号为e44。
22.实施例5
一种钛合金表面抗磨减摩材料，按重量计，由以下组分配制而成：碳化硅粉末
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30份，聚四氟乙烯粉末
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20份，环氧树脂
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20 份，有机溶剂
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10份。
23.所述碳化硅粉末为立方碳化硅粉末。所述碳化硅粉末的粒径d50为60nm。所述有机溶剂为氯仿。所述环氧树脂牌号为e44。
24.对比例1区别于实施例5，不含有环氧树脂，一种钛合金表面抗磨减摩材料，按重量计，由以下组分配制而成：碳化硅粉末
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30份，聚四氟乙烯粉末
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20份，有机溶剂
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10份。
25.所述碳化硅粉末为立方碳化硅粉末。所述碳化硅粉末的粒径d50为60nm。所述有机溶剂为氯仿。
26.对比例2区别于实施例5，不含有聚四氟乙烯粉末，一种钛合金表面抗磨减摩材料，按重量计，由以下组分配制而成：碳化硅粉末
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30份，环氧树脂
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20 份，有机溶剂
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10份。
27.所述碳化硅粉末为立方碳化硅粉末。所述碳化硅粉末的粒径d50为60nm。所述有机溶剂为氯仿。所述环氧树脂牌号为e44。
28.对比例3区别于实施例5，不含有碳化硅粉末，一种钛合金表面抗磨减摩材料，按重量计，由以下组分配制而成：聚四氟乙烯粉末
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20份，环氧树脂
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20 份，有机溶剂
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10份。
29.所述碳化硅粉末为立方碳化硅粉末。所述碳化硅粉末的粒径d50为60nm。所述有机溶剂为氯仿。所述环氧树脂牌号为e44。
30.将上述实施例的样品涂覆在清洁处理后的钛合金表面，然后进行摩擦磨损实验。
31.测试过程：采用mpx-2000型盘销式摩擦磨损试验机对本发明在tc11合金在干滑动摩擦磨损中的实际应用效果进行测试。试验规范确定如下：销试样为φ5
×
23 mm2的tc11合金；盘试样为φ34
×ꢀ
10mm2的gcr15轴承钢，硬度为50 hrc；滑动速度为0 .5 m/s；滑动距离为800-4000 m，间隔为800 m；载荷为100 n。摩擦系数值由试验机配套软件每隔0 .001 s自动读出。
32.实验结果分析结论：实施例1~5的材料均能实现较好的抗磨减摩擦性能。当对比例1不添加环氧树脂
时，摩擦层不能在高载下长时间保持稳定，1800m开始，磨损率就逐渐上升。
33.对比例2对比例3，只添加聚四氟乙烯，摩擦层不具承载能力，短时间内即发生破坏。只添加立方碳化硅，摩擦层虽具有一定承载能力，但其润滑性较差，表现为滑动开始一段时间内摩擦系数较高，故在100 n高载下因剪切应力而在较短时间内即发生破坏。
34.实施例1~5当添加抗磨减摩材料时，磨损率和摩擦系数在一定滑动距离范围内保持极低值，随后有所上升。特别地，按照实施例3的配方，直至4000 m，磨损率和摩擦系数始终保持极低，对其进行补充测试，发现直至8800 m，磨损率才逐渐开始上升。实施例3为最优实施例。减摩、抗磨组分有一个较优的范围，耐磨抗摩擦的综合性能，实施例3优于实施例1优于实施例2。
35.实施例3优于实施例4优于实施例5是因为有效物质的浓度的区别，从实施例3、实施例4至实施例5的有效物质的浓度逐渐降低，因此其抗磨和减摩的能力逐渐降低。但实施例5仍然具有一定的抗磨减摩作用，3000m时磨损率和摩擦系数始终保持极低。
36.上述实施例为本发明的几种较佳的实施方式，本发明的保护范围以权利要求书的记载为准。

技术特征：

1.一种钛合金表面抗磨减摩材料，其特征在于，按重量计，由以下组分配制而成：碳化硅粉末
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20 ~ 50份，聚四氟乙烯粉末
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15 ~ 20份，环氧树脂
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20 ~ 50份，有机溶剂
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1~10份。2.根据权利要求1所述钛合金表面抗磨减摩材料，其特征在于，所述碳化硅粉末为立方碳化硅粉末。3.根据权利要求2所述钛合金表面抗磨减摩材料，其特征在于，所述碳化硅粉末的粒径d50为50~80nm。4.根据权利要求1所述钛合金表面抗磨减摩材料，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇、丙酮、氯仿任何之一。5.根据权利要求1所述钛合金表面抗磨减摩材料，其特征在于，所述环氧树脂牌号为e51或e44。6.一种钛合金表面抗磨减摩材料的制备方法，其特征在于，按照权利要求1~5任何之一的材料配比，首先将溶剂投入容器内，再加入环氧树脂，最后分别配入碳化硅粉末和聚四氟乙烯粉末，持续搅拌至粉体充分分散。

技术总结

本发明公开一种钛合金表面抗磨减摩材料，按重量计，由以下组分配制而成：碳化硅粉末20~50份，聚四氟乙烯粉末15~20份，环氧树脂20~50份，有机溶剂1~10份。本发明使用碳化硅作为耐磨材料，使用四氟乙烯作为润滑材料，优化了两者的配比，两者协同发挥了较好的耐磨减摩作用。使用环氧树脂作为填充固定剂，将耐磨减摩组分包覆固定在钛合金表面，同时环氧树脂也具有一定的隔离润滑作用，防止氧化损害，可以起到延长润滑的作用。使用有机溶剂调解环氧树脂的粘度，使得粉体分散更为均匀，也可以使得该配置好的耐磨减摩材料在使用时，更方便使用。更方便使用。