一种基于激光织构的自润滑减磨复合结构表面制备方法

摘要

一种基于激光织构的自润滑减磨复合结构表面制备方法，先采用皮秒脉冲激光进行表面织构，然后旋涂可固化的合成润滑剂，再以介电泳力在气液界面上驱动润滑剂向结构内填充，最后通过激光快速扫描和加热深层固化，得到拥有润滑剂填充于三维微、纳米结构内的自润滑减磨复合功能结构表面，本发明使激光织构表面结构内根据人为意图实现深度和位置可控的润滑剂固体填充，从而形成了表面结构在不同位置处的功能改变，如储存固体润滑剂或是存储磨损颗粒，从而制备出自润滑减磨复合功能结构表面，本发明提高表面抗摩减磨特性能的同时实现表面的自润滑。

主权项

一种基于激光织构的自润滑减磨复合结构表面制备方法，其特征在于，包括下列步骤：1)制备激光织构表面结构：采用Nd:VAN皮秒脉冲激光在参与摩擦的材料表面上进行织构化处理，烧蚀或诱导出具有微米或纳米级的人工规律的表面结构，皮秒脉冲激光基本参数为：激光波长λ为1064nm或532nm，脉冲频率f为1～100KHz，脉冲宽度τ为10ps；2)在表面结构涂润滑剂，具体为：2.1)将1～10微米级的软质磁性磨料用无水乙醇洗涤，然后加入硅烷类偶联剂KH‑570，以12～10:1的质量比均匀混合后置入已驱氧的瓶中，通氮气、抽真空直到将乙醇除净，干燥备用；2.2)将环氧树脂和丙烯酸化合物以2～3.2:1的体积比在75～85℃下混合，并加入2～3wt％二甲基苯苄胺和4～5wt％对二苯酚，待上述反应物冷却至室温后加入4～7wt％光引发剂和2～6wt％热引发剂，制备出光敏树脂；2.3)将制备好的软质磁性磨料与光敏树脂按85:15～80:20的质量比混合均匀，获得未固化粉末润滑剂；2.4)未固化粉末润滑剂被均匀涂在激光织构表面结构上，润滑剂涂层厚度为织构结构深度的1～1.2倍；所述的软质磁性磨料选用MoS2,光引发剂选用三甲基苯甲酰基‑二苯基氧化膦，热引发剂选用二甲基甲酰胺；3)平板电极填充：将两个平板电极分别接触到润滑涂层和材料底面，并在电极间施加直流电压，电压大小以介电层不被击穿为限，电场促使材料表面被激光织构所得的腔体会被合成可固化润滑剂填充，平板电极间施加不同的电压使结构内获得不同填充深度的润滑剂；4)激光扫描固化润滑剂：去除材料表面多余润滑剂，只在表面结构内部存留润滑剂，然后根据润滑剂中固化剂的比例采用不同波长的激光光束进行表面选择性固化，当固化剂为紫外固化剂时采用355nm激光，热辐射固化剂时采用1064nm激光，通过有选择的固化，只有被激光扫描的表面结构内润滑剂才初步变化为固态润滑剂，扫描固化后的激光织构表面置于丙酮、乙醇和二甲基甲酰胺的体积比为1:1:1的混合溶液中，超声波振动的辅助下，将未固化的残留在织构结构内的固化剂和软质磁性材料微粒去除；5)加热促进润滑剂固化：将上述制备好材料表面置于70～85℃烘箱中加热30～55分钟，进一步促进固态润滑剂的固化。