一种抗磨性好自润滑金属陶瓷轴承及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属陶瓷轴承技术领域，尤其涉及一种抗磨性好自润滑金属陶瓷轴承及其制备方法。
【背景技术】
[0002]现代科学技术的发展对材料在高温条件下摩擦、磨损和润滑性能的要求越来越高，迫切需要开发相适应的高温润滑剂和高温自润滑材料，从而使机械强度高和摩擦学性能好的自润滑复合材料的研究开发成为摩擦学领域的重要研究热点。金属或陶瓷基自润滑材料是将固体润滑剂作为组元加入到金属或陶瓷基体中形成的复合材料，其摩擦学特性取决于摩擦过程中基体所含固体润滑剂的析出和弥散分布。但能承受高的烧结温度而不丧失润滑特性的固体润滑剂很少，而且其分布不均匀性和对基体连续性的破坏会显著降低复合材料的强韧性和耐磨性。研究表明，以粉末烧结金属陶瓷为耐磨基体，借助于原料粉的粒径、颗粒形状或成形压力以及造孔剂的数量来调整孔隙度和孔的形状、大小及分布，浸渍合适的固体润滑材料，使其在高温摩擦过程中通过摩擦热的作用而对摩擦表面实现自润滑，以取代油、脂作为润滑剂的自润滑轴承，是解决高温摩擦磨损和自润滑问题的有效途径，可实现某些特殊工况条件下，如在高温、高磨损或腐蚀环境下的自润滑要求。此类材料在高温特殊工况下，有着广泛的应用前景。作者基于扩散自润滑金属陶瓷烧结体作为自润滑轴承基体的微细孔结构、强韧性和耐磨性的要求，采用烧结法制备了几种不同成分的腺汗式微细孔结构的金属陶瓷烧结体，并对其性能进行了分析。
[0003]《TiC/Fe-Cr-W-Mo-V系自润滑金属陶瓷轴承烧结体的研制》一文基于扩散自润滑轴承对金属陶瓷烧结体的孔隙结构、孔隙度和力学性能要求，以TiC/Fe-Cr-W-Mo-V混合粉为基料，加入一定量的造孔剂和惰性弥散质点，利用真空烧结法研制出一种孔隙分布均匀，且互相连通成网络状的微细孔结构的金属陶瓷烧结体，并通过显微硬度计和液压式压力试验机分析了其力学性能，以扫描电子显微镜分析了材料的显微结构、孔径结构。结果表明:制备TiC/Fe-Cr-W-Mo-V系微细孔金属陶瓷扩散自润滑烧结体时，添加3%的TiH2造孔剂，并以A1203为惰性弥散质点，于1230°C烧结，可使烧结体孔隙分布均匀且互相连通，显孔隙度在17%左右，满足扩散自润滑轴承对孔隙结构、尺寸和力学性能的要求。
[0004]但是，金属与陶瓷相直接进行烧结，其边界效应会影响金属陶瓷的强度，进而影响轴承的使用寿命。文章给出的原料配比也不能满足高负荷情况下对轴承的强度要求，需要改进。
【发明内容】
[0005]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种抗磨性好自润滑金属陶瓷轴承及其制备方法。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种抗磨性好自润滑金属陶瓷轴承，由下列重量份的原料制成:柠檬酸铁2.3-2.4、碱式碳酸镍3.1-3.5、硼氢化钠0.5-0.6、水25-30、氨水适量、TiH22.9-3、TiC14_14.3、砸化镉0.6-0.7、纳米三氧化钨1.1-1.3、氧化锆粉末0.9-1.1、氯化镓0.6-0.8、润滑剂0.7-0.9、Cl-1.UW8.6-9、Mo6.1-6.3、V3.1-3.3、Fe65_66。
[0007]所述的抗磨性好自润滑金属陶瓷轴承的制备方法，包括以下步骤:
(1)在氮气氛围中将柠檬酸铁、氯化镓加入水中，加热至60-80°C，在90-120转/分下搅拌1.5-1.8小时，加入TiC、砸化镉、氧化锆粉末，搅拌1-1.5小时，再加入碱式碳酸镍搅拌3-4小时，用氨水调节pH值至6-6.5，加热至90-130°C并保持该温度继续搅拌2_3小时，得到凝胶；
(2)将凝胶加热至150-20(TC并保持该温度直到没有烟雾产生时停止加热，然后将所得块状物磨成粉末，并将所述粉末在氢气气氛中在500-520°C下焙烧2-2.3小时，得到还原粉末；
(3)将上述还原粉末与其他剩余成分混合均匀，球磨4-4.5小时后进行冷压，压制力为600-620MPa，试样成形后进行真空液相烧结，烧结温度为1230_1235°C，保温60min后随炉冷却至室温，即得。
[0008]本发明的优点是:本发明使用柠檬酸铁、碱式碳酸镍对TiC进行包覆改性，在陶瓷相表面先包覆了铁和镍，使得陶瓷颗粒具有磁性，易与金属相结合，降低了界面效应，提高了陶瓷相与金属相的粘结强度，使得轴承的强度和韧性大大提高；通过使用氯化镓、砸化镉，使得晶粒细化，金属与陶瓷的粘结性提高，韧性提高，通过使用纳米三氧化钨、氧化锆粉末，提高了轴承的抗磨性和耐热性，使得轴承在高温条件下不变形，不易磨损。
【具体实施方式】
[0009]—种抗磨性好自润滑金属陶瓷轴承，由下列重量份(公斤)的原料制成:柠檬酸铁2.3、碱式碳酸镍3.1、硼氢化钠0.5、水25、氨水适量、TiH22.9、TiC14、砸化镉0.6、纳米三氧化钨 1.1、氧化锆粉末 0.9、氯化镓 0.6、润滑剂 0.7、C1、W8.6、Μο6.1、V3.l、Fe65。
[0010]所述的抗磨性好自润滑金属陶瓷轴承的制备方法，包括以下步骤:
(1)在氮气氛围中将柠檬酸铁、氯化镓加入水中，加热至60°C，在90转/分下搅拌1.5小时，加入TiC、砸化镉、氧化锆粉末，搅拌1小时，再加入碱式碳酸镍搅拌3小时，用氨水调节pH值至6，加热至90°C并保持该温度继续搅拌2小时，得到凝胶；
(2)将凝胶加热至150°C并保持该温度直到没有烟雾产生时停止加热，然后将所得块状物磨成粉末，并将所述粉末在氢气气氛中在500°C下焙烧2小时，得到还原粉末；
(3)将上述还原粉末与其他剩余成分混合均匀，球磨4小时后进行冷压，压制力为600MPa，试样成形后进行真空液相烧结，烧结温度为1230°C，保温60min后随炉冷却至室温，即得。
[0011]实验数据:材料的硬度为59HRC、压溃强度为869MPa，烧结密度为6.85g/cm3,孔隙度17.1%，在金相显微镜和HITACHIX-650扫描电子显微镜上观察，可以看出烧结体中孔隙如同海绵一样，呈伸展到表面的互通孔隙网络状。
【主权项】
1.一种抗磨性好自润滑金属陶瓷轴承，其特征在于由下列重量份的原料制成:柠檬酸铁2.3-2.4、碱式碳酸镍3.1-3.5、硼氢化钠0.5-0.6、水25-30、氨水适量、TiH22.9-3、TiC14-14.3、砸化镉0.6-0.7、纳米三氧化钨1.1-1.3、氧化锆粉末0.9-1.1、氯化镓0.6-0.8、润滑剂 0.7-0.9、C1-1.1、W8.6_9、Μο6.1-6.3、V3.1-3.3、Fe65_66。2.根据权利要求1所述的抗磨性好自润滑金属陶瓷轴承的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)在氮气氛围中将柠檬酸铁、氯化镓加入水中，加热至60-80°C，在90-120转/分下搅拌1.5-1.8小时，加入TiC、砸化镉、氧化锆粉末，搅拌1-1.5小时，再加入碱式碳酸镍搅拌3-4小时，用氨水调节pH值至6-6.5，加热至90-130°C并保持该温度继续搅拌2_3小时，得到凝胶； (2)将凝胶加热至150-20(TC并保持该温度直到没有烟雾产生时停止加热，然后将所得块状物磨成粉末，并将所述粉末在氢气气氛中在500-520°C下焙烧2-2.3小时，得到还原粉末； (3)将上述还原粉末与其他剩余成分混合均匀，球磨4-4.5小时后进行冷压，压制力为600-620MPa，试样成形后进行真空液相烧结，烧结温度为1230_1235°C，保温60min后随炉冷却至室温，即得。
【专利摘要】本发明使用柠檬酸铁、碱式碳酸镍对TiC进行包覆改性，在陶瓷相表面先包覆了铁和镍，使得陶瓷颗粒具有磁性，易与金属相结合，降低了界面效应，提高了陶瓷相与金属相的粘结强度，使得轴承的强度和韧性大大提高；通过使用氯化镓、硒化镉，使得晶粒细化，金属与陶瓷的粘结性提高，韧性提高，通过使用纳米三氧化钨、氧化锆粉末，提高了轴承的抗磨性和耐热性，使得轴承在高温条件下不变形，不易磨损。
【IPC分类】C22C33/02, B22F1/02
【公开号】CN105385929
【申请号】CN201510743154
【发明人】余寅生
【申请人】安徽银球轴承有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月5日