本发明属于膜层制备领域，尤其是一种合金表面生长的长效减磨复合梯度膜层及方法。
背景技术：
1、钛合金、铝合金和镁合金是目前常见的轻金属，应用在汽车、航空航天等领域。钛合金由于其质量轻、比强度高、耐蚀性强、热稳定性好等优点受到广泛的关注，在生物医疗、航空航天、船舶制造业等领域有着广泛的应用。但由于钛合金密度较小、自身的塑性剪切抗力较低且其加工硬化能力较弱从而导致其耐磨性能较差。因此，钛合金应用时通常采用在表面制备减磨、耐磨膜层的方法以解决以上问题。
2、微弧氧化是现阶段用于在钛合金表面制备减磨、耐磨膜层最具潜力的方法之一。对于钛合金等阀金属而言，原位生长出的微弧氧化膜层和基体是冶金结合，具有相对较高的膜基结合力；生成膜层的主要成分一般为复合陶瓷相，硬度、抗冲击性及耐磨性相较于基体显著高。此外，在微弧氧化中引入减磨材料可以大大提高钛合金的摩擦磨损性能，将工件本身作为阳极进行处理的方法能够处理造型复杂的工件，是一种十分理想的轻合金表面强化方法。
3、然而，众所周知的是，发动机作动筒表面在应用过程中往往需要长时间受到往复循环应力的影响，原位合成的膜层会在短暂服役后失效。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有钛合金表面膜层在长时间往复循环应力情况下易失效的缺点，提供一种合金表面生长的长效减磨复合梯度膜层及方法，在保证减磨性能的前提下，提高膜层的耐磨性能，增强循环应力工况下钛合金基体和膜层的膜基结合力，延长膜层在钛合金发动机作动筒的服役寿命，显著提高钛合金发动机作动筒的耐用性。
2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
3、一种合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法，包括以下步骤：
4、s1，在去离子水中添加氟化钾、六偏磷酸钠和钼酸钠，得到混合溶液；
5、s2，按照s1的过程，配制第一混合溶液、第二混合溶液和第三混合溶液，在第一混合溶液、第二混合溶液和第三混合溶液中分别加入硫化钠，得到第一电解液、第二电解液和第三电解液，第一电解液中硫化钠和钼酸钠的质量比为(28-32)：(15-20)，第二电解液中硫化钠和钼酸钠的质量比为(38-42)：(15-20)，第三电解液中硫化钠和钼酸钠的质量比为(48-52)：(15-20)；
6、s3，将合金作为阳极置于第一电解液中，通过外加单极脉冲电源施加电压，进行微弧氧化处理，再取出阳极，清洗后干燥，得到表面生长有单层减磨膜层的合金，所述的微弧氧化处理过程为电源频率480-500hz，将电压从0v线性增加至100-120v，再将电压线性增至400-450v，维持30-60s后降低至0v；
7、s4，将s3得到的合金作为阳极置于第二电解液中，按照s3所述的过程处理，得到表面生长有双层减磨膜层的合金；
8、s5，将s4得到的合金作为阳极置于第三电解液中，按照s3所述的过程处理，合金表面生长有长效减磨复合梯度膜层。
9、优选的，所述s1中每1l去离子水中添加5-8g氟化钾、15-20g六偏磷酸钠和15-20g钼酸钠。
10、优选的，s3中所述的合金为钛合金、镁合金或铝合金。
11、优选的，所述s3中的阴极为不锈钢板。
12、优选的，在s3所述的微弧氧化处理过程中，第一电解液保持10-20℃。
13、优选的，在s3所述的微弧氧化处理过程中，占空比设定为15％-25％。
14、优选的，所述s3中在2分钟内将电压从0v线性增加至100-120v。
15、优选的，所述s3中以每分钟15-20v的加压速率将电压线性增至400-450v。
16、优选的，所述s3中取出阳极，用蒸馏水和酒精进行清洗，之后通过电蒸箱干燥，得到表面生长有单层减磨膜层的合金。
17、一种由上述任一项所述的合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法得到的长效减磨复合梯度膜层。
18、与现有的技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
19、本发明一种合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法，首先可以在合金表面形成一种减磨的润滑膜层，最终制备的复合陶瓷膜层具有浓度梯度结构，具有长效减磨的效果，依靠微弧氧化原位制得的浓度梯度结构分布实现，在摩擦磨损过程中受到往复应力时，可以实现mos2次表层迁移来进行长效减磨，保证mos2润滑膜完整，兼具了优异的减磨性能和耐磨性能。本发明通过逐次分步调整电解液的硫源浓度连续进行三次一步法实现了浓度梯度膜层的制备；在高压作用和硫源浓度的变化情况下，膜层中的mos2含量随距基体的距离增加而增加。本发明通过在不同硫源浓度电解液中连续进行三次微弧氧化反应来实现膜层中mos2含量梯度的变化，与tio2共同组成复合膜层。mos2合成需要先生成mos3前驱体，mos3合成可以通过控制硫源的浓度来改变，从而最终达到控制mos2含量。本发明适用于发动机作动筒的表面防护，可显著提升发动机作动筒的使用寿命和服役范围，在往复磨损下工作的发动机作动筒等器件表面上具有极大的应用价值。
20、本发明的长效减磨复合梯度膜层在保证了膜层减磨性能的同时显著增强了服役时间，增强了膜层的耐磨性能，同时膜层的膜基结合力有所增加，能够有效附着在基体的表面，有效的提高了膜层的综合性能。
1.一种合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法，其特征在于，所述s1中每1l去离子水中添加5-8g氟化钾、15-20g六偏磷酸钠和15-20g钼酸钠。
3.根据权利要求1所述的合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法，其特征在于，s3中所述的合金为钛合金、镁合金或铝合金。
4.根据权利要求1所述的合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法，其特征在于，所述s3中的阴极为不锈钢板。
5.根据权利要求1所述的合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法，其特征在于，在s3所述的微弧氧化处理过程中，第一电解液保持10-20℃。
6.根据权利要求1所述的合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法，其特征在于，在s3所述的微弧氧化处理过程中，占空比设定为15％-25％。
7.根据权利要求1所述的合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法，其特征在于，所述s3中在2分钟内将电压从0v线性增加至100-120v。
8.根据权利要求1所述的合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法，其特征在于，所述s3中以每分钟15-20v的加压速率将电压线性增至400-450v。
9.根据权利要求1所述的合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法，其特征在于，所述s3中取出阳极，用蒸馏水和酒精进行清洗，之后通过电蒸箱干燥，得到表面生长有单层减磨膜层的合金。
10.一种由权利要求1-9中任一项所述的合金表面生长长效减磨复合梯度膜层的方法得到的长效减磨复合梯度膜层。
