二硫化钼滚动涂覆工艺研究.docx

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1、二硫化钼滚动涂覆工艺研究何玉均李云川(贵航集团 3117厂 ,贵州贵阳 , 550014 )摘 要 本文研究了紧固件二硫化钼干膜润滑剂滚动涂覆的工艺 ,并介绍了涂覆工艺参数 、二硫化钼固体份含量对膜层厚度、外观质量的影响 。研究结果表明 ,在所选定的工艺参数条件下 ,滚动涂覆方法制得的膜层厚度和外观 质量等指标均满足技术条件要求 。关键词 二硫化钼 ; 滚动涂覆 ; 工艺研究1 前言航空 、航天飞行器使用的紧固件、小零件表面涂 覆二硫化钼干膜润滑剂 ,能够增加零件的润滑性 ,降 低摩擦系数 ,改善装配工艺性能 ,可防止零件在装配 或使用过程中因多次拧入、拧出而发生与基体金属 相互摩擦 、粘接的

2、现象 1 。对紧固件 、小零件涂覆 二硫化钼干膜润滑剂国内通常采用喷涂或浸涂 +甩 干的工艺方法 ,喷涂对于小规格的螺栓 、螺钉及螺母 类紧固件容易造成螺纹尺寸超差 ,而采用浸涂 +离 心甩干时易造成表面膜层流痕、节瘤、色泽和厚度不 均等现象 。为消除紧固件涂覆二硫化钼干膜润滑剂 带来的这些弊病 ,过去在生产中采用绑扎浸涂 +手 工甩干的方法 ,虽然膜层质量得到改善 ,基本能满足 要求。但存在多人操作时难以保证质量一致性的问 题 ,而且工效低 、物料浪费大。为了解决紧固件二硫化钼干膜润滑剂批量涂覆 问题 ,我们根据国外资料 2 介绍的滚动涂覆方法进 行了涂覆的工艺研究 ,并设计 、自制了二硫化

3、钼滚动涂覆装置 。经过试验和试生产 ,所涂的二硫化钼涂 层均匀 ,无节瘤或流痕现象 , 满足了产品技术条件 要求。图 1 滚动涂覆机2. 2 干膜润滑剂HR - 7201 (航材院产 ) , 产品技术条件规定固 体份含量 40 % 5 % 。使用前先测定原溶液的固体份含量 , 然后分别用溶剂稀释制成 40 % - 41 % 、36 % - 37 % 、31 % - 32 %的固体份含量。2. 3 试样自锁螺母 、螺钉等。 试样进行喷砂和脉冲阳极化处理 ,涂覆前在烘箱中预热 30m in - 60m in。 不喷砂和阳极化的试样预处理为 :除油酸洗水洗干燥 。2. 4 量具外径千分尺 ;螺纹环规

4、 MJ6 1、MJ8 1. 25。2. 5 涂覆流程2 试验部分2. 1 涂覆设备自制滚动涂覆机 ,如图 1所示。预热浸涂滚动预干燥 (热的压缩空气 )倒出试样固化检验。2. 6 试验研究项目( 1 ) 二 硫 化 钼 干 膜 润 滑 剂 原 液 固 体 份 含 量收稿日期 : 2009 1215作者简介 :何玉均 ( 1943 -) ,男 ,大学学历 ,高级工程师 ,从事电镀技术工作 30余年 。212010年 2月何玉均等 :二硫化钼滚动涂覆工艺研究测定 ;( 2 )涂覆工艺参数的影响 ;( 3 )固体份含量对膜层厚度的影响 ;( 4 )固体份含量对膜层外观质量的影响 ; ( 5 )一次涂

5、覆滚筒装载量试验 。37 % 、32 %固体份的涂覆液对螺母、螺栓类零件分别进行涂覆 ,固体份含量对膜厚的影响见表 2和图 1。表 2固体份含量对膜厚的影响固体份 , %44. 740. 63732膜厚 ,m /面12. 5107. 573 试验结果与分析3. 1 固体份含量测定测定方法 : 在分析天平上称取搅拌均匀的二硫 化钼溶液 10 g,精确至 0. 001 g,将试样置于 180 -190 烘箱中 ,保温 2 h,取出冷却至室温后称重。 固体份含量测定结果符合产品技术条件要求 。至于固体份含量接近上限的原因 ,是产品包装密封 不好 ,导致在储存 、运输过程中溶剂挥发所致 。3. 2 涂

6、覆工艺参数的影响3. 2. 1 基本参数设置图 2固体份含量对膜厚的影响膜层厚度采用外径千分尺测量 ,即分别测量涂覆前、后的尺寸 ,然后取其差值除以 2作为单面膜层 厚度的平均值 。从表 2 和图 2 看出 ,随着二硫化钼固体份含量的降低 ,膜层厚度减小 ,但当固体份含量在 32 % - 37 %范围时 ,膜的厚度变化很小。3. 2. 4 固体份含量对膜层外观的影响 在试验中我们同时发现 ,固体份含量对膜层的外观质量有一定的影响 。试验结果见表 3。表 3 固体份含量对外观的影响( 1 ) 转速 : 转速设定2 r /m in - 8 r /m in (如转速过高可能会造成零件表面划伤 ) ,

7、 转速通过调节变频器的运行频率参数实现 ,滚筒启动运行频率参数 最小值 125 ,参数值越大滚筒转动速度越快 ;( 2 )压缩空气温度 : 60 - 80 ;( 3 )滚动时间 : 4m in、6m in、12 m in。3. 2. 2 滚动时间和固化质量的影响( 1 )滚动时间在转速 、压缩空气温度不变情况下 ,考核了滚动 干燥时间对膜层质量的影响 ,试验结果见表 1。表 1 滚动干燥时间固体份含量 , %试 样干燥后外观螺纹旋合性六角螺栓(MJ8 1. 25 )螺母(MJ10 1. 5 )六角自锁螺母(MJ6 1 )六角螺栓(MJ6 1 )六角螺栓(MJ6 1 )六角螺栓表面光泽差 , 膜

8、层略有花斑通端不过44. 7表面有光泽 ,膜层均匀40. 6表面有光泽 ,膜层均匀37序号时间 , m in表 面 状 态表面有光泽 , 膜层基本均匀膜层均匀 ,未干燥 ,无光泽 ,略粘手膜层均匀 ,基本干燥不粘手 ,但无光泽 膜层均匀 ,表面干燥不粘手 ,出现光泽1234612部分通端不过40. 6表面有光泽 ,膜层均匀通端过 ,止端止3732 表面有光泽 ,膜层均匀 通端过 ,止端止 (MJ6 1 ) ( 2 )固化质量滚动后的试样在温度为 200 的烘干箱中固化2 h,膜层质量如下 :外观 :灰黑色 ,表面及内螺纹膜层均匀 ,无堆积 、 节瘤或流痕现象 ;粘附力 : 用 3M 胶带缠绕螺

9、栓杆径约 3 /4 圈并 贴紧 ,然后用力揭开胶带 ,检查胶带表面无黑色粉末 状粘附物 ,符合航标 HB / Z 335 的要求 。3. 2. 3 固体份含量对膜厚的影响注 :各试样均为涂覆一次。从表 3可以看出 ,同样只涂覆一次时 ,固体份含量越高 ,膜的外观质量越差 ,要得到有光泽、均匀的 膜层 ,固体份含量应控制在 32 % - 37 %的范围 。对于螺栓的螺纹旋合性测量 ,采用螺纹环规分 别进行测量 。结果表明 : 固体份含量在 32 % 37 % 的范围内且只涂覆一次时 ,便满足了螺纹的旋合性 要求。滚动干燥涂覆的方法对于大规格的螺栓零件是采用原液固体份 ( 44. 7 % ) 及稀

10、释成40. 6 % 、 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 22涂 装与电 镀2010年第 1期否适用 ? 我们以 M 10 的螺栓进行滚动涂覆试验 ,结果发现 M 10 以上的螺栓经滚动干燥后 ,膜层易 划伤、表面发花 ,不均匀 。3. 2. 5 滚筒涂覆装载量试验本设备的滚筒容积为 320 480 ,那么滚动涂 覆的最大允许装载量是多少 ? 其对膜层表面质量影响如何 ? 我们以 MJ8 1 自锁螺母进行试验 , 结果 见表 4。量开始出现节瘤或堆积 。其原因是由

11、于装载量增大 ,零件不能完全自由翻动 ,形成堆积滑动所造成的 结果。因此 ,对于 MJ8 1 自锁螺母或 MJ6 1 的 螺母、螺栓零件 ,其装载量应 4 kg为宜 。另外在试 验中 ,当只装载少量零件 ( 200件 )时 ,滚筒启动的 频率参数值与空载 ( 125 ) 时一致 , 但随着装载重量 的增加 ,滚筒启动的频率参数值也增大。4 试生产考验在试验的基础上 ,我们分别对各类自锁螺母近2万件进行了滚动涂覆生产验证 。二硫化钼干膜润 滑剂分别用 HR - 7201 和 HM - 102两种牌号。4. 1 外观质量产品涂覆的外观质量见表 5。表 5 外观质量表 4滚筒涂覆装载量试验零件数量件

12、重量kg频 率参数值序号涂覆后表面质量121002000. 20. 4膜层均匀 ,无节瘤或堆积现象膜层均匀 ,无节瘤或堆积现象 膜层均匀 ,无节瘤或堆积现象 膜层均匀 ,无节瘤或堆积现象 膜层均匀 ,无节瘤或堆积现象 膜层均匀 ,无节瘤或堆积现象膜层基本均匀 ,个别件表面有 节瘤或堆积现象12512534500100012130132561500200034135135名称二硫化钼牌号外观质量钛合金六角自锁螺母十二角自锁螺母 双耳托板自锁螺母 双耳托板自锁螺母HR - 7201HM - 102HM - 102HM - 102膜 层 呈 灰 黑 色 ,均匀 , 无流淌 、堆积和节瘤现象73000

13、6140 8 3500 7 表面有明显堆积或节瘤现象150 注 :序号 8 用部分 MJ6 螺母一起涂覆。试验结果表明 , 用 MJ8 1 自锁螺母当装载量4 kg ( 2000件 )时 ,滚动涂覆后表面膜层均匀 ,无节 瘤或堆积现象。而装载量 3000件时 ,膜层表面质从表 5的涂覆结果看 ,两种牌号的二硫化钼干膜润滑剂都适用于滚动涂覆 ,而且膜层外观均符合 航标 HB / Z 335 规定的质量要求 。表 6 钛合金六角自锁螺母试验结果锁紧力矩 , N m产品规格数量 ,件轴向载荷抽丝M1m axM15m in1. 181. 41. 21. 31. 341. 251. 41. 31. 21

14、. 22. 2 2. 3 2. 0 2. 31 2. 32. 1 2. 0 2. 05 2. 2 2. 0MJ8 1. 25未破坏未抽丝10在规定的载荷下 ,保持 15 s未破坏螺 母 与 螺 栓 配 合未抽丝技术条件要求60. 7表 7 十二角自锁螺母试验结果室温耐久 , N m永久变形 , N m产品名称M1m axM15m inM1m axM15m in2. 912. 923. 23. 12. 950. 500. 470. 450. 470. 462. 952. 993. 13. 03. 02. 101. 921. 981. 961. 95十二角自锁螺母技术条件要求0. 395 - 3.

15、 389 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 232010年 2月何玉均等 :二硫化钼滚动涂覆工艺研究表 8 托板螺母试验结果锁紧力矩 , N m产品名称轴载M1入M15出1. 651. 712. 151. 681. 951. 931. 721. 731. 691. 751. 021. 251. 431. 051. 381. 491. 081. 351. 231. 37双耳托板螺母(M 6)未产生破坏1. 581. 591. 651. 591. 631. 631.

16、621. 691. 611. 590. 981. 031. 050. 991. 011. 041. 051. 031. 011. 04双耳托板螺母(M 6)未产生破坏1. 461. 621. 641. 581. 611. 651. 621. 631. 591. 660. 940. 991. 030. 971. 011. 010. 961. 040. 931. 02单耳托板螺母(M 6)未产生破坏试样 与 螺 栓 旋 合 后 在规 定 的 载 荷 下 未产生破坏技术条件要求3. 2 - 0. 354. 2 力学性能试验涂覆二硫化钼的目的是使自锁螺母在装配过程 中起到润滑作用 ,防止发生粘接 ,使

17、螺母的锁紧力矩稳定在一定的范围 ,从而起到锁紧作用 。按产品技 术条件要求 ,将涂覆过二硫化钼的零件抽样送检测 中心进行力学试验 ,结果见表 6 - 表 8。力学试验结果表明 :螺母的轴载、锁紧力试验均 符合产品技术条件要求。同时从锁紧力数据来看 ,力矩的稳定性好 ,离散性小。说明二硫化钼膜层厚 度均匀 ,螺纹表面无节瘤或堆积现象。4. 3 工效考核采用集装浸涂 +滚动的涂覆工艺 ,每桶可涂覆2000件 ,用时 30m in,且可单人操作 。而按原来涂 覆的方法 ,涂覆相同的数量零件 ,需 4 人操作 ,耗时约 2. 5小时 。因此可提高工效近 20倍 。5 结论( 1 )固体份含量的降低 ,

18、 膜层厚度减小。对螺栓 、螺母类零件涂覆时应采用 32 % 37 %范围的固 体份涂覆才能确保螺纹的旋合性 ;( 2 )滚动涂覆干燥机工艺方法仅适用于 M 10 以 下的螺母和 M 8 1. 25以下螺栓 、螺钉零件的涂覆。不适用于 M 10以上的大规格螺栓的涂覆。( 3 )采用滚动涂覆的工艺方法 , 不仅能保证产 品质量 ,且大幅度提高生产效率 。参考文献 1 何玉均. 二硫化钼干膜润滑剂在自锁螺母生产中的应 用. 贵州 省 机 械 工 程 学 会 电 镀 专 业 委 员 会 论 文 集.2004. 11 2 内部资料. D PS 3. 117. 固体干膜润滑剂. 航空航天工业 部第三 0一

19、所译文. 1991. 9S tudy on Ba rre l P la t in g Techn o logy of M oS2 L ubr ica torH e Yu jun L i Yunchuan(No. 3117 fac to ry of gu ihang group , Gu iyang, 550014 )A b stra c t Th is p ap e r stud ie l on ba rred p la ting techno logy of MoS2 lub rica to r fo r firmwa re, in troduc ted the influ2 ence of

20、 techn ica l p a ram e te rs of p a in ting and con ten ts of MoS2 to th ickne ss and ou twa rd of film. The fru it showed tha t th is p a in ting m e thod sa tisfy techn ica l dem and s.Key word s MoS2 ; ba rre l p la ting; techno logy re sea rch 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 成都表面工程行业协会迁址新址 :成都市三洞桥路 6号 4栋二楼 邮编 : 610031 电话 : 028 - 87743100 联系人 :费竹龄