本发明具体涉及一种铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其首先对基体进行粗化处理，然后在基体表面制备自润滑涂层A，并对自润滑涂层A进行打磨处理，再对试样件进行前处理，然后采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相，最后在硬质颗粒增强相上制备自润滑涂层B，所述粗化处理采用化学粗化或机械粗化法，所述化学粗化处理所用粗化液中含有80‑200g/L的氟化氢铵，10‑90g/L的氯化铵，0.01‑5g/L的氯化铜，1‑20g/L的聚乙二醇，0.5‑20g/L的葡萄糖酸钠，1‑20g/L的硼酸和1‑20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化。该方法有效降低了自润滑耐磨涂层的摩擦系数、提高了其使用寿命。
1.铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于，首先对基体进行粗化处理，然后在基体表面制备自润滑涂层A，并对自润滑涂层A进行打磨处理，再对试样件进行溶剂除油、化学除油或电化学除油，然后依次进行碱性蚀洗，硝酸酸洗及漂洗工序，随后采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相，最后在硬质颗粒增强相上制备有机自润滑涂层B，所述粗化处理采用化学粗化或机械粗化法，所述化学粗化处理所用粗化液中含有80-200g/L的氟化氢铵，10-90g/L的氯化铵，0.01-5g/L的氯化铜，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-20g/L的葡萄糖酸钠，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化。
2.根据权利要求1所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述粗化处理的程度为使基体表面粗糙度为15-80μm。
3.根据权利要求1或2所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述化学粗化处理的温度为30-80℃，时间为2-20min，溶液搅拌速度为200-1000转/min。
4.根据权利要求1或2所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述自润滑涂层A的厚度≤60μm。
5.根据权利要求3所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述自润滑涂层A的厚度≤60μm。
6.根据权利要求1、2或5所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述自润滑涂层A为有机涂层、无机涂层或复合功能性涂层。
7.根据权利要求4所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述自润滑涂层A为有机涂层、无机涂层或复合功能性涂层。
8.根据权利要求1、2、5或7所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述有机自润滑涂层B的厚度为10-60μm。
9.根据权利要求3所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述有机自润滑涂层B的厚度为10-60μm。
10.根据权利要求4所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述有机自润滑涂层B的厚度为10-60μm。
11.根据权利要求6所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述有机自润滑涂层B的厚度为10-60μm。
12.根据权利要求1、2、5、7、9或10所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相的温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为
1.0-5.0A/dm2，时间为30min-120min。
13.根据权利要求3所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相的温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/dm2，时间为30min-120min。
14.根据权利要求4所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相的温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/2
15.根据权利要求6所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相的温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/dm2，时间为30min-120min。
16.根据权利要求8所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相的温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/dm2，时间为30min-120min。
17.根据权利要求1、2、5、7、9、10、11、13、14、15或16所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：A.基体粗化采用化学法或机械法对基体进行粗化处理，使基体表面粗糙度为15-80μm；
所述化学粗化处理所用粗化液中80-200g/L的氟化氢铵，10-90g/L的氯化铵，0.01-5g/L的氯化铜，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-20g/L的葡萄糖酸钠，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化；
D.前处理：对试样件首先进行溶剂除油、化学除油或电化学除油，然后依次进行碱性蚀洗，硝酸酸洗及漂洗工序；所述碱性蚀洗所用溶液中含有30-65g/L的氢氧化钠，1-10g/L的葡萄糖酸钠，2-8g/L的硅酸钠，碱性蚀洗的溶液温度为40-60℃，时间为1-5min；所述硝酸酸洗所用硝酸溶液的质量分数为20％-50％，溶液温度为10-35℃，时间为3-15min；
E.制备硬质颗粒增强相；于温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/dm2，时间为30min-120min，条件下采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相；
18.根据权利要求3所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：A.基体粗化采用化学法或机械法对基体进行粗化处理，使基体表面粗糙度为15-80μm；
所述化学粗化处理所用粗化液中80-200g/L的氟化氢铵，10-90g/L的氯化铵，0.01-5g/L的氯化铜，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-20g/L的葡萄糖酸钠，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化；
D.前处理：对试样件首先进行溶剂除油、化学除油或电化学除油，然后依次进行碱性蚀洗，硝酸酸洗及漂洗工序；所述碱性蚀洗所用溶液中含有30-65g/L的氢氧化钠，1-10g/L的葡萄糖酸钠，2-8g/L的硅酸钠，碱性蚀洗的溶液温度为40-60℃，时间为1-5min；所述硝酸酸洗所用硝酸溶液的质量分数为20％-50％，溶液温度为10-35℃，时间为3-15min；
E.制备硬质颗粒增强相；于温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/dm2，时间为30min-120min，条件下采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相；
19.根据权利要求4所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：A.基体粗化采用化学法或机械法对基体进行粗化处理，使基体表面粗糙度为15-80μm；
所述化学粗化处理所用粗化液中80-200g/L的氟化氢铵，10-90g/L的氯化铵，0.01-5g/L的氯化铜，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-20g/L的葡萄糖酸钠，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化；
D.前处理：对试样件首先进行溶剂除油、化学除油或电化学除油，然后依次进行碱性蚀洗，硝酸酸洗及漂洗工序；所述碱性蚀洗所用溶液中含有30-65g/L的氢氧化钠，1-10g/L的葡萄糖酸钠，2-8g/L的硅酸钠，碱性蚀洗的溶液温度为40-60℃，时间为1-5min；所述硝酸酸洗所用硝酸溶液的质量分数为20％-50％，溶液温度为10-35℃，时间为3-15min；
E.制备硬质颗粒增强相；于温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/dm ，时间为30min-120min，条件下采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相；
20.根据权利要求6所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：A.基体粗化采用化学法或机械法对基体进行粗化处理，使基体表面粗糙度为15-80μm；
所述化学粗化处理所用粗化液中80-200g/L的氟化氢铵，10-90g/L的氯化铵，0.01-5g/L的氯化铜，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-20g/L的葡萄糖酸钠，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化；
D.前处理：对试样件首先进行溶剂除油、化学除油或电化学除油，然后依次进行碱性蚀洗，硝酸酸洗及漂洗工序；所述碱性蚀洗所用溶液中含有30-65g/L的氢氧化钠，1-10g/L的葡萄糖酸钠，2-8g/L的硅酸钠，碱性蚀洗的溶液温度为40-60℃，时间为1-5min；所述硝酸酸洗所用硝酸溶液的质量分数为20％-50％，溶液温度为10-35℃，时间为3-15min；
E.制备硬质颗粒增强相；于温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/dm2，时间为30min-120min，条件下采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相；
21.根据权利要求8所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：A.基体粗化采用化学法或机械法对基体进行粗化处理，使基体表面粗糙度为15-80μm；
所述化学粗化处理所用粗化液中80-200g/L的氟化氢铵，10-90g/L的氯化铵，0.01-5g/L的氯化铜，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-20g/L的葡萄糖酸钠，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化；
D.前处理：对试样件首先进行溶剂除油、化学除油或电化学除油，然后依次进行碱性蚀洗，硝酸酸洗及漂洗工序；所述碱性蚀洗所用溶液中含有30-65g/L的氢氧化钠，1-10g/L的葡萄糖酸钠，2-8g/L的硅酸钠，碱性蚀洗的溶液温度为40-60℃，时间为1-5min；所述硝酸酸洗所用硝酸溶液的质量分数为20％-50％，溶液温度为10-35℃，时间为3-15min；
E.制备硬质颗粒增强相；于温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/dm2，时间为30min-120min，条件下采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相；
22.根据权利要求12所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：A.基体粗化采用化学法或机械法对基体进行粗化处理，使基体表面粗糙度为15-80μm；
所述化学粗化处理所用粗化液中80-200g/L的氟化氢铵，10-90g/L的氯化铵，0.01-5g/L的氯化铜，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-20g/L的葡萄糖酸钠，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化；
D.前处理：对试样件首先进行溶剂除油、化学除油或电化学除油，然后依次进行碱性蚀洗，硝酸酸洗及漂洗工序；所述碱性蚀洗所用溶液中含有30-65g/L的氢氧化钠，1-10g/L的葡萄糖酸钠，2-8g/L的硅酸钠，碱性蚀洗的溶液温度为40-60℃，时间为1-5min；所述硝酸酸洗所用硝酸溶液的质量分数为20％-50％，溶液温度为10-35℃，时间为3-15min；
E.制备硬质颗粒增强相；于温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/dm2，时间为30min-120min，条件下采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相；
铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于使用pH＜6之酸性水溶液的反应液与表面反应，覆盖层中留存表面材料反应产物的金属材料表面化学处理技术领域，具体涉及一种铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法。
背景技术
[0002] 随着节能减重要求的不断提高，铝及铝合金材料由于密度低、比强度高、力学性能好、导电性以及加工性能和抗腐蚀性能优良等优点，广泛应用于航空、航天、汽车、高铁、船舶、建筑、食品、化工、机械制造、电子通讯等领域(“铝及铝合金中元素分析的标准应用现状与方法研究进展”，刘攀，冶金分析，2018年第38卷第4期，第32页，公开日2018年08月31日)。然而，由于铝及铝合金的硬度低、耐磨性差，许多装备或产品对铝及铝合金运动部件如导轨、活塞等的表面防护涂层的耐磨性、润滑性等提出了较高的要求。
[0003] 目前，铝及铝合金表面处理方法中，硬质阳极氧化技术和微弧氧化技术可以明显提高材料表面耐磨性，但自润滑性相对较差，同时，采用上述两种方法制备的防护涂层会影响构件本身的耐疲劳性能；而自润滑涂层如二硫化钼涂层、氟聚合物涂层等，虽然具有良好的自润滑特性，但耐磨寿命相对较短；某些润滑涂料中添加耐磨微粒(二氧化硅、碳化硅等)，能够有效改善涂层的耐磨寿命问题，但是，在实际应用中存在表面容易粉化、附着力较差等问题。综上，目前铝及铝合金表面主要耐磨自润滑防护工艺已经不能完全满足产品或装备越来越广泛的使用需求，成为了制约铝及铝合金进一步深入推广应用的重要瓶颈技术。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，该方法制得的涂层同时具有自润滑和耐磨特性，解决了现有技术中涂层自润滑性不足，使用过程中易粉化、附着力差等问题，有效降低了涂层的摩擦系数、提高了其使用寿命。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：
[0006] 铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，首先对基体进行粗化处理，然后在基体表面制备自润滑涂层A，并对自润滑涂层A进行打磨处理，再对试样件进行前处理，然后采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相，最后在硬质颗粒增强相上制备自润滑涂层B，所述粗化处理采用化学粗化或机械粗化法，所述化学粗化处理所用粗化液中含有80-200g/L的氟化氢铵，10-90g/L的氯化铵，0.01-5g/L的氯化铜，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-20g/L的葡萄糖酸钠，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化。
[0007] 所述喷砂法所用磨料为粒径为40-200目的金刚砂、玻璃砂、圆角钢砂或金刚砂、玻璃砂与圆角钢砂的混合磨料，所述喷丸粗化或抛丸粗化所用磨料为粒径为40-200目的铸铁丸、铸钢丸、陶瓷丸、玻璃丸或铸铁丸、铸钢丸、陶瓷丸与玻璃丸的混合磨料。
[0008] 所述自润滑涂层A采用氟聚合物涂层体系、二硫化钼涂层体系或其它具有自润滑效果的涂层体系。
[0009] 所述自润滑涂层A的制备采用喷涂法、浸涂法、刷涂法或滚涂法。
[0010] 采用喷涂法制备自润滑涂层，应采用高雾化率喷枪，自润滑涂料固体组分质量含量一般为10％-60％，通过调节高雾化率喷枪的进料量、喷涂距离以及喷涂次数，在基体表面均匀制备出厚度为10-60μm的自润滑涂层A。
[0011] 浸涂法先将工件浸没在涂料中5s-60s，然后取出，通过甩干法去除表面多余涂料。浸涂法自润滑涂料的固体份含量一般为10％-60％。
[0012] 刷涂法或滚涂法主要通过控制涂料中有机溶剂的挥发速率、添加流平剂等方法，在基体表面制备出均匀的自润滑涂层，涂层厚度范围10-60μm，自润滑涂料中固体组分的质量含量为30％-60％。
[0013] 所述打磨应将涂层粗糙表面的波峰磨平，使其露出基体材料，但不对涂层表面的波谷产生明显影响。
[0014] 所述打磨可以采用手工打磨、电动工具打磨或机械磨削等方式。
[0015] 所述打磨处理的程度主要由所需裸露基体金属的面积占比，所需耐磨增强相颗粒大小，以及基体金属的粗化程度等因素决定。
[0016] 所述硬质颗粒增强相的制备采用硫酸法、混合酸法或其他能够制备以三氧化二铝为主要硬质颗粒增强相的方法。
[0017] 所述硫酸法所用溶液中含有150-350g/L的浓硫酸，20-80g/L的柠檬酸，5-30g/L的硫酸铝和5-20g/L的丙三醇。
[0018] 所述混合酸法所用溶液中含有20-100g/L的浓硫酸，20-80g/L的苹果酸，20-50g/L的酒石酸，15-35g/L的柠檬酸，15-45g/L的磺化蒽和5-15g/L的铝离子。
[0019] 所述浓硫酸的含量指的是每1L溶液中含有的浓硫酸的质量。
[0020] 在本发明中，硬质颗粒增强相与自润滑涂层协同作用，可大幅度增加铝及铝合金的构件在无油状态下的自润滑性能，提高关键构件的工作稳定性。
[0021] 发明人在研究过程中发现，采用以下方法：首先对基体进行粗化处理，然后在基体表面制备自润滑涂层A，并对自润滑涂层A进行打磨处理，再对试样件进行前处理，然后采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相，最后在硬质颗粒增强相上制备自润滑涂层B，所述粗化处理采用化学粗化或机械粗化法，所述化学粗化处理所用粗化液中含有80-200g/L的氟化氢铵，10-90g/L的氯化铵，0.01-5g/L的氯化铜，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-20g/L的葡萄糖酸钠，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化；制得的涂层同时具有自润滑和耐磨特性，解决了现有技术中涂层自润滑性不足，使用过程中易粉化、附着力差等问题，有效降低了自润滑耐磨涂层的摩擦系数、提高了其使用寿命。
[0022] 进一步，所述粗化处理的程度为使基体表面粗糙度为15-80μm，且基体表面外观均匀一致，无发亮、发花等粗化不良现象。
[0023] 进一步，所述化学粗化处理的温度为30-80℃，时间为2-20min，溶液搅拌速度为200-1000转/min。
[0024] 进一步，所述自润滑涂层A的厚度≤60μm。
[0025] 进一步，所述自润滑涂层A为有机涂层、无机涂层或复合功能性涂层。
[0026] 进一步，所述前处理具体为首先进行溶剂除油、化学除油或电化学除油，然后依次进行碱性蚀洗，硝酸酸洗及漂洗工序。
[0027] 进一步，所述自润滑涂层B的厚度为10-60μm。
[0028] 所述自润滑涂层B可以与自润滑涂层A的涂料相同，也可以不同，但自润滑涂层B应与自润滑涂层A及硬质颗粒增强相具有良好的附着力。
[0029] 自润滑涂层B的制备可以采用喷涂法、浸涂法、刷涂法或滚涂法，制备方法与自润滑涂层A的制备方法相同，且与硬质颗粒增强相共同形成外观均匀一致的耐磨、自润滑一体化复合涂层。
[0030] 进一步，电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相的温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/dm2，时间为30min-120min。
[0031] 进一步，所述铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备方法，具体包括以下步骤：
[0032] A.基体粗化
[0033] 采用化学法或机械法对基体进行粗化处理，使基体表面粗糙度为15-80μm，且基体表面外观均匀一致，无发亮、发花等粗化不良现象；所述化学粗化处理所用粗化液中80-200g/L的氟化氢铵，10-90g/L的氯化铵，0.01-5g/L的氯化铜，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-
20g/L的葡萄糖酸钠，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化；
[0034] B.制备厚度≤60μm的自润滑涂层A
[0035] C.打磨处理
[0036] 对自润滑涂层A进行打磨处理；
[0037] D.前处理
[0038] 对试样件首先进行溶剂除油、化学除油或电化学除油，然后依次进行碱性蚀洗，硝酸酸洗及漂洗工序；
[0039] 所述碱性蚀洗所用溶液中含有30-65g/L的氢氧化钠，1-10g/L的葡萄糖酸钠，2-8g/L的硅酸钠，碱性蚀洗的溶液温度为40-60℃，时间为1-5min；
[0040] 所述硝酸酸洗所用硝酸溶液中硝酸的质量分数为20％-50％，溶液温度为10-35℃，时间为3-15min；
[0041] E.制备硬质颗粒增强相；
[0042] 于温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/dm2，时间为30min-120min，条件下采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相；
[0043] F.制备厚度为10-60μm的自润滑涂层B。
[0044] 发明人在研究过程中发现，包括以下步骤：
[0045] A.基体粗化
[0046] 采用化学法或机械法对基体进行粗化处理，使基体表面粗糙度为15-80μm，且基体表面外观均匀一致，无发亮、发花等粗化不良现象；所述化学粗化处理所用粗化液中80-200g/L的氟化氢铵，10-90g/L的氯化铵，0.01-5g/L的氯化铜，1-20g/L的聚乙二醇，0.5-
20g/L的葡萄糖酸钠，1-20g/L的硼酸和1-20g/L的丙三醇，所述机械粗化法为喷砂粗化、喷丸粗化、抛丸粗化或3D打印粗化；
[0047] B.制备厚度≤60μm的自润滑涂层A
[0048] C.打磨处理
[0049] 对自润滑涂层A进行打磨处理；
[0050] D.前处理
[0051] 对试样件首先进行溶剂除油、化学除油或电化学除油，然后依次进行碱性蚀洗，硝酸酸洗及漂洗工序；
[0052] 所述碱性蚀洗所用溶液中含有30-65g/L的氢氧化钠，1-10g/L的葡萄糖酸钠，2-8g/L的硅酸钠，碱性蚀洗的溶液温度为40-60℃，时间为1-5min；
[0053] 所述硝酸酸洗所用硝酸溶液中硝酸的质量分数为20％-50％，溶液温度为10-35℃，时间为3-15min；
[0054] E.制备硬质颗粒增强相；
[0055] 于温度为-10～10℃，空气搅拌，电流密度为1.0-5.0A/dm2，时间为30min-120min，条件下采用电化学原位生长法制备硬质颗粒增强相；
[0056] F.制备厚度为10-60μm的自润滑涂层B。
[0057] 制得的涂层同时具有自润滑和耐磨特性，解决了现有技术中涂层自润滑性不足，使用过程中易粉化、附着力差等问题，有效降低了自润滑耐磨涂层的摩擦系数、提高了其使用寿命；有效避免了由于硬质耐磨涂层(如硬质阳极氧化层)的应力作用，造成基体材料耐疲劳性能明显下降的现象出现，从而使该涂层能够在多种领域进行应用；制得的涂层使用过程中不会产生相对滑动，避免了对涂层产生二次破坏作用，有效提高了涂层的防护效果与寿命，涂层耐蚀性能优异，在实际应用中不存在表面易粉化的问题，附着力好。
[0058] 本发明的有益效果在于：
[0059] 本发明的方法制得的涂层外观呈灰黑色，均匀分布，手感润滑；平均厚度为36-45μm，平均磨耗量(压力5N，磨耗轮CS-17)为9.8-11.2mg/1000r，滑动摩擦系数为0.12-0.15。
[0060] 本发明的方法制得的涂层同时具有自润滑和耐磨特性，解决了现有技术中涂层自润滑性不足，使用过程中易粉化、附着力差等问题，有效降低了自润滑耐磨涂层的摩擦系数、提高了其使用寿命。
[0061] 本发明的方法有效避免了由于硬质耐磨涂层(如硬质阳极氧化层)的应力作用，造成基体材料耐疲劳性能明显下降的现象出现，从而使该涂层能够在多种领域进行应用。
[0062] 本发明的方法避免了对涂层产生二次破坏作用，有效提高了涂层的防护效果与寿命。
[0063] 本发明的方法可应用于多种工况条件下对铝及铝合金材料或零部件的防护处理，如铝及铝合金高速、高频运动零部件，有油、无油或高真空环境条件下铝及铝合金的滑动、转动部件，光电仪器铝及铝合金关键零部件的防护处理等。
[0064] 本发明的方法制得的涂层耐蚀性能优异，在实际应用中不存在表面易粉化的问题，使用过程中涂层表面粉化程度为0级。
[0065] 本发明的方法制得的涂层附着力好，附着力为13-15MPa。
具体实施方式
[0066] 所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0067] 实施例1
[0068] 铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备，试件基材选用7A04-T6铝合金，规格φ90mm×5mm，表面加工至粗糙度Ra≤1.6，备用。
[0069] ①将试件置于丙酮中浸泡2min，然后用脱脂棉擦拭干净；然后在60-75℃的碱性脱脂液进行5-10min的脱脂处理；再用自来水漂洗30s-60s。
[0070] ②化学粗化处理：按照表1所述粗化液和工艺条件进行化学粗化处理；时间15min，然后用自来水漂洗30s-60s，至基体表面外观均匀一致，无发亮、发花等粗化不良现象。
[0071] 表1化学粗化液的组成及工艺条件
[0072]
[0073] ③制备自润滑涂层A:采用空气喷涂法在基材表面制备自润滑涂层，其中，涂料采用CP02自润滑涂料，涂料的固体组分质量含量为30％。喷涂时基材温度保持在40℃-50℃，喷枪距离试样20-30cm，经过反复多次喷涂后，控制自润滑涂层干膜厚度在15-25μm，将试样放入220±5℃的烘箱内，固化处理30min，冷却质室温，取出样件。
[0074] ④试件表面自润滑涂层的打磨处理：用800#砂纸对试样表面进行打磨处理，通过打磨处理，将试件表面的波峰磨平，露出部分基体金属，使波谷的自润滑涂层形成网状结构，控制裸露金属面积占试件总面积30％-40％。
[0075] ⑤硬质颗粒增强相的制备：将打磨处理后的试样置于丙酮中浸泡2min，然后用脱脂棉擦拭干净；然后在50±3℃的碱性溶液中浸泡60s，碱性溶液的主要成份为：氢氧化钠50g/L，葡萄糖酸钠2g/L，硅酸钠含量为5g/L；自来水漂洗30s；在室温的质量分数为30％的硝酸溶液中浸泡5min；自来水漂洗30s；按照表2所示溶液配方和工艺条件进行硬质颗粒增强相的制备，时间70min，然后用自来水漂洗60s。
[0076] 表2电化学法制备硬质颗粒增强相所用溶液组成及工艺条件
[0077]
[0078] 备注，所述浓硫酸的含量为180g/L是指每1L溶液中含有180g浓硫酸。
[0079] ⑥制备自润滑涂层B：将制备完硬质颗粒增强相的试样表面水分吹干，放入烘箱干燥30min；采用空气喷涂法在试样表面制备自润滑涂层，其中，涂料采用CP02自润滑涂料，涂料的固体份含量为30％。喷涂时基材温度保持在40℃-50℃，喷枪距离时间20-30cm，经过反复多次喷涂后，控制自润滑涂层干膜厚度在25-35μm，形成外观平整、光滑的一体化耐磨自润滑涂层；将试样放入220±5℃的烘箱内，固化处理30min，冷却至室温，取出样件，即得铝合金耐磨自润滑涂层。
[0080] 实施例2
[0081] 铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备，试件基材选用6063-T6铝合金，规格φ90mm×5mm，表面加工至粗糙度Ra≤1.6，备用。
[0082] ①将试件置于丙酮中浸泡2min，然后用脱脂棉擦拭干净；然后在60-75℃的碱性脱脂液进行5-10min的脱脂处理；再用自来水漂洗30s-60s。
[0083] ②化学粗化处理：按照表3所述粗化液和工艺条件进行化学粗化处理；时间15min，然后用自来水漂洗30s-60s，至基体表面外观均匀一致，无发亮、发花等粗化不良现象。
[0084] 表3化学粗化液的组成及工艺条件
[0085]
[0086] ③制备自润滑涂层A：采用空气喷涂法在基材表面制备自润滑涂层，其中，涂料采用CP02自润滑涂料，涂料的固体组分质量含量为30％。喷涂时基材温度保持在40℃-50℃，喷枪距离试样20-30cm，经过反复多次喷涂后，控制自润滑涂层干膜厚度在15-25μm，将试样放入220±5℃的烘箱内，固化处理30min，冷却质室温，取出样件。
[0087] ④试件表面自润滑涂层的打磨处理：用800#砂纸对试样表面进行打磨处理，通过打磨处理，将试件表面的波峰磨平，露出部分基体金属，使波谷的自润滑涂层形成网状结构，控制裸露金属面积占试件总面积30％-40％。
[0088] ⑤硬质颗粒增强相的制备：将打磨处理后的试样置于丙酮中浸泡2min，然后用脱脂棉擦拭干净；然后在50±3℃的碱性溶液中浸泡60s，碱性溶液的主要成份为：氢氧化钠50g/L，葡萄糖酸钠2g/L，硅酸钠含量为5g/L；自来水漂洗30s；在室温的质量分数为30％的硝酸溶液中浸泡5min；自来水漂洗30s；按照表4所示溶液配方和工艺条件进行硬质颗粒增强相的制备，时间90min，然后用自来水漂洗60s。
[0089] 表4电化学法制备硬质颗粒增强相所用溶液组成及工艺条件
[0090]
[0091] ⑥按照实施例1的步骤⑥进行。
[0092] 实施例3
[0093] 铝及铝合金耐磨自润滑涂层的制备，试件基材选用7A04-T6铝合金，规格φ90mm×5mm，表面加工至粗糙度Ra≤1.6，备用。
[0094] ①将试件置于丙酮中浸泡2min，然后用脱脂棉擦拭干净；然后在60-75℃的碱性脱脂液进行5-10min的脱脂处理；再用自来水漂洗30s-60s。
[0095] ②机械粗化处理：选用的磨料为100目的50％金刚砂+50％玻璃砂，对试样进行喷砂处理，喷砂至试样表面均匀一致后，采用丙酮或乙酸乙酯等有机溶剂对试样表面进行清理，烘干。
[0096] ③制备自润滑涂层A：采用空气喷涂法在基材表面制备自润滑涂层，其中，涂料采用CP02自润滑涂料，涂料的固体组分质量含量为30％。喷涂时基材温度保持在40℃-50℃，喷枪距离试样20-30cm，经过反复多次喷涂后，控制自润滑涂层干膜厚度在15-25μm，将试样放入220±5℃的烘箱内，固化处理30min，冷却质室温，取出样件。
[0097] ④试件表面自润滑涂层的打磨处理：用800#砂纸对试样表面进行打磨处理，通过打磨处理，将试件表面的波峰磨平，露出部分基体金属，使波谷的自润滑涂层形成网状结构，控制裸露金属面积占试件总面积30％-40％。
[0098] ⑤硬质颗粒增强相的制备：将打磨处理后的试样置于丙酮中浸泡2min，然后用脱脂棉擦拭干净；然后在50±3℃的碱性溶液中浸泡60s，碱性溶液的主要成份为：氢氧化钠50g/L，葡萄糖酸钠2g/L，硅酸钠含量为5g/L；自来水漂洗30s；在室温的质量分数为30％的硝酸溶液中浸泡5min；自来水漂洗30s；按照表5所示溶液配方和工艺条件进行硬质颗粒增强相的制备，时间90min，然后用自来水漂洗60s。
[0099] 表5电化学法制备硬质颗粒增强相所用溶液组成及工艺条件
[0100]
[0101] ⑥按照实施例1的步骤⑥进行。
[0102] 性能测试
[0103] 检测实施例1-3制得的耐磨自润滑涂层的外观、手感、平均厚度、平均磨耗量、滑动摩擦系数、耐蚀性能和附着力，同时，平均磨耗量测试过程中，检测涂层表面形貌，结果如表6所示；
[0104] 其中，外观的检测方法为目视观察；
[0105] 手感的检测方法为用手触摸；
[0106] 平均厚度按照《GB/T13452.2-2008色漆和清漆漆膜厚度》进行检测；
[0107] 平均磨耗量按照《GB/T1768-2006色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶轮法》进行检测；
[0108] 滑动摩擦系数按照《ASTM G133-2005线性往复式球-平面滑动磨损标准试验方法》进行检测；
[0109] 耐蚀性能按照《GB/T1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定方法》进行5％中性盐雾试验120h后，按照《GB/T1766-2008色漆和清漆涂层老化的评价方法》评价等级；
[0110] 附着力按照《GB/T5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》进行检测；
[0111] 表面形貌的检测方法为：采用三维视频显微镜对涂层表面形貌进行观察，并按照《GB/T1766色漆和清漆涂层老化的评级方法》对涂层表面破坏情况进行检测。
[0112] 表6性能测试结果
[0113]
[0114] 由表6可知，本发明的方法制得的铝及铝合金耐磨自润滑涂层外观呈灰黑色，均匀分布，手感润滑；平均厚度为36-45μm，平均磨耗量(压力5N，磨耗轮CS-17)为9.8-11.2mg/1000r，滑动摩擦系数为0.12-0.15，平均磨耗量测试过程中涂层表面未发生粉化现象，涂层表面粉化程度为0级，耐蚀性能为0级，附着力为13-15MPa。由此证明，本发明的方法制得的涂层耐磨性好，自润滑性能好，在实际应用中表面不易发生粉化，耐蚀性能优异。
[0115] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
