专利名称：一种铁基含油轴承及其制备方法
技术领域：
本发明属于含油轴承，具体涉及一种铁基含油轴承及其制备方法。
背景技术：
含油轴承普遍用于电机电器等领域，由于铜价格的不断攀升，迫切需要一种能代替铜基含油轴承的轴承材料。业界普遍采用铁基和铁铜基材料，用于低速，低载荷或者寿命要求不闻的场合，但在闻速和闻载荷、长寿命场合，目如还不能用铁基或者铁铜基材料代替。采用石墨作为固体润滑剂可以解决此问题，但是由于普通铁基轴承烧结温度为1120°C，在此温度下，石墨会与铁发生化合反应，生成脆性物质渗碳体(Fe3C),使轴承变脆变硬，无法完成后续加工。渗碳体的含碳量为6.69%，一旦形成渗碳体，将大量消耗石墨，残留的能用于润滑的游离石墨含量极少，达不到润滑的基本要求。虽然渗碳体在缓慢冷却时，可以分解而形成石墨状的自由碳，但需要在一定温度下控制冷却速率，总的降温时间需要数小时，并且需要添加石墨成核剂，因此常规材料以及烧结方法无法做到这一点。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种铁基含油轴承。本发明通过调整材料配方，添加烧结促进的组分，降低了烧结温度，阻止了石墨和铁的化合反应，使烧结后的轴承没有生成渗碳体，最大限度保留了添加的石墨，烧结后游离石墨含量在2%以上，使其能用于轴承的润滑。同时，采用的是普通的粉末冶金材料，降低了实现的复杂程度。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种铁基含油轴承 ，其特征在于所述轴承由如下重量配比的组分组成:铜锡10 粉2-10% ；石墨2-4%;硬脂酸锌0.5-0.8%;还原铁粉余量。其中的铜锡10粉是一种合金粉，含铜90%，含锡10%，是粉末冶金中常用的铜基材料。优选地，所述轴承由如下重量配比的组分组成:铜锡10 粉3%;石墨3%;硬脂酸锌0.5%;还原铁粉93.5%。进一步，所述轴承还添加了铜包铁粉，该铜包铁粉为常规市售的粉末冶金原料，其含铜量有各种规格，比如为16-20%、8-12%等。通过添加铜包铁粉可以改善产品的外观颜色，因此可以根据产品需要，通过选购不同含铜量的铜包铁粉和控制其添加量，使产品具有不同程度的类似于铜的外观颜色。同时结合成本因素考虑，优选的添加量为10-15%。比如，所述铜包铁粉含铜量为16-20%,其添加量为15% ;所述铜包铁粉含铜量为8-12%，其添加量为10%。所述铜锡10粉的目数为-100目。所述还原铁粉的目数为-100目。本发明的另一个目的在于提供一种制备上述铁基含油轴承的方法。一种制备上述铁基含油轴承的方法，其特征在于包括以下步骤I)配料按上述重量配比称取原料；2)混料将上述原料在混料机中混合，制成混合料；3)成型将上述混合料注入模具中，压制成压坯；4)烧结在850_980°C的烧结温度下,将压坯烧结成烧结坯；5)整形用整形设备及模具对烧结坯进行整形得到轴承半成品；6)真空浸油在真空充油机内将轴承充满润滑油，得到本发明产品。进一步，所述烧结过程全程在分解氨保护气体中进行，其步骤为在500-550°C加热20-30min后升温至800-830°C继续加热30_40min，然后在850-980°C烧结20_40min得到烧结胚，再使烧结胚冷却到室温，冷却时间为30-50min，采用的冷却方法为粉末冶金常规的烧结炉水套冷却。进一步，所述烧结温度为850°C，铜锡10粉的添加量为10%;或者，烧结温度为9000C，铜锡10粉的添加量为5-10% ;或者，烧结温度为920°C，铜锡10粉的添加量为3-10% ；或者，烧结温度为930°C以上，铜锡10粉的添加量为2-10%。作为上述技术方案的优选，烧结温度的优选范围为920-980°C。普通铁基轴承烧结温度为1120°C，在此温度下，石墨会与铁发生化合反应，生成脆性物质渗碳体(Fe3C),不但使轴承变脆变硬降低其加工性，还将大量消耗石墨，残留的能用于润滑的游离石墨含量极少，达不到润滑的基本要求。因此通过降低烧结温度，在抑制渗碳体生成的同时，还能使添加的石墨得到保留，对于提高轴承的润滑度有积极意义。烧结温度对渗碳体的形成以及石墨残留量的影响参考图f图4。
图1是对添加石墨的铁基轴承进行1120°C烧结后产品在金相显微镜下放大400倍的表面形态，图中呈亮白色的条状物即为烧结过程中铁与石墨反应生成的渗碳体。由图可见在常规的烧结温度1120°C下，对添加石墨的铁基轴承进行烧结，在烧结过程中会生成大量的渗碳体，烧结后产品表面几乎没有石墨残留。图2是在上述条件下将烧结温度降低至1040°C时的产品表面形态，由图可见在1040°C时，渗碳体的数量跟1120°C烧结相比有所减少，但是其生成量依然较多。图3是在上述条件下将烧结温度进一步降低至1000°C时的产品表面形态，可以发现，在1000°c的烧结温度下铁与石墨基本没有发生反应生成渗碳体。图4是在上述条件下将烧结温度进一步降低至950°C时的产品表面形态，此时，产品表面上完全没有生成渗碳体，并且游离石墨清晰可见，表明当烧结温度降至950°C时，SP可完全抑制渗碳体的生成。但是对烧结含油轴承来说，除了有对烧结后轴承中起润滑作用的游离石墨含量的要求外，径向压溃强度也是一个重要的指标。所谓径向压溃强度，是指对烧结圆筒状试样施加径向载荷时测得的破裂强度，用来表征烧结材料的结合强度。常规的铁基含油轴承单纯靠降低烧结温度，虽然可抑制渗碳体的生成并提高烧结后产品残留的游离石墨含量，但是其产品的径向压溃强度不能满足国家标准(径向压溃强度K > 200MPa)。本发明的核心在于添加了低熔点的铜锡10粉，使铁基含油轴承的烧结温度降到了 850-980°C的同时，产品的径向压溃强度依然符合国家标准。在850_980°C烧结温度下对添加石墨的铁基含油轴承进行烧结时，以添加了铜锡10粉的方案作为本发明技术方案，以未添加铜锡10粉的方案作为对比技术方案，将两种方案在不同的烧结温度下，添加不同含量的铜锡10粉，对所得成品测量其径向压溃强度，所得试验结果如下表所示。其中部分试验例子在具体实施例中有详细描述。表I
权利要求
1.一种铁基含油轴承，其特征在于:所述轴承由如下重量配比的组分组成: 铜锡10粉2-10% ； 石墨2-4% ； 硬脂酸锌0.5-0.8% ； 还原铁粉余量。
2.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于:所述轴承由如下重量配比的组分组成: 铜锡10粉3% ； 石墨3% ; 硬脂酸锌0.5% ； 还原铁粉93.5%。
3.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于:所述轴承还添加了铜包铁粉。
4.根据权利要求1或2或3所述的轴承，其特征在于:所述铜锡10粉目数为-100目。
5.根据权利要求1或2或3所述的轴承，其特征在于:所述还原铁粉目数为-100目。
6.一种制备权利要求1或3所述的轴承的方法，其特征在于包括以下步骤: 1)配料:按所述重量配比称取原料； 2)混料:将上述原料在混料机中混合，制成混合料； 3)成型:将上述混合料注入模具中，压制成压坯； 4)烧结:在850-980°C的烧结温度下，将压坯烧结成烧结坯； 5)整形:用整形设备及模具对烧结坯进行整形得到轴承半成品； 6)真空浸油:在真空充油机内将上述轴承半成品充满润滑油，得到本发明产品。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述烧结过程全程在分解氨保护气体中进行，其步骤为在500-550°C加热20-30min后升温至800_830°C继续加热30_40min ;在850-980°C下烧结20-40min ;冷却至室温。
8.根据权利要求6所 述的方法，其特征在于:所述烧结温度为850°C，铜锡10粉的添加量为10% ;或者，烧结温度为900°C，铜锡10粉的添加量为5-10% ;或者，烧结温度为920°C，铜锡10粉的添加量为3-10% ;或者，烧结温度为930°C以上，铜锡10粉的添加量为2_10%。
全文摘要
本发明涉及一种铁基含油轴承，其由如下重量配比的组分组成铜锡10粉2-10%，石墨2-4%，硬脂酸锌0.5-0.8%，还原铁粉余量。根据需要还可以添加铜包铁粉。其制备方法包括以下步骤配料、混料、成型、烧结、整形、真空浸油，其中烧结温度为850-980℃。本发明在铁粉中添加了低熔点的铜锡10粉，使烧结温度降到了850-980℃，使添加的石墨基本得到保留，因此产品具有较高的强度并且含有大量的游离石墨，利用石墨的润滑作用，实现了在高速和高载荷、长寿命场合，可以使用铁基材料来代替传统的铜基含油轴承，极大地降低了成本。同时使用的材料均为粉末冶金常规材料，烧结工艺也是常规工艺，不需要对设备进行任何改造即可实施。
文档编号B22F1/00GK103071800SQ201210485300
公开日2013年5月1日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者杨国峰 申请人:东睦(江门)粉末冶金有限公司