专利名称：不锈钢基自润滑复合材料及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种不锈钢基复合材料制造工艺，尤其是一种制造成本低、环 境污染小、生产效率高的不锈钢基自润滑复合材料及制造方法。
技术背景-目前，在高温、高载荷以及水介质(水轮发电机)等工作环境中，常使用 强度高、耐腐蚀、自润滑效果好的不锈钢基自润滑复合材料作为轴套、轴瓦等。 不锈钢基自润滑复合材料的基本结构是依次设置有不锈钢基体、中间过渡层、 铜合金粉层及自润滑层，自润滑层又有塑料层或加有石墨等固体润滑材料的铜 合金粉层两种。因不锈钢基体强度高、耐腐蚀性好，铜合金粉又具有较好的耐 腐蚀性、减摩性以及高导热系数等，所以在不锈钢基自润滑复合材料中不锈钢 基体、铜合金粉层都是不可替代的，然而，现有的生产方法并不能将两者直接 结合起来，只能通过中间过渡层来实现，即将铜合金粉层烧结在中间过渡层上。铁虽然来源广泛、价格低廉，中国专利号ZL94112590.4、名称为"一种无 刻蚀镀铁合金方法"的发明专利也公开了在其金属表面形成镀铁层的方法。它 是采用电化方法，以铁基及铁基合金离子电沉积在各种钢铁材料表面上(金属 键结合)，以形成高强度、残余应力小的钢化层或铁合金层，金相显示为柱状微 晶结构，晶粒尺寸为15 30nm。但是，按所公开的施镀程序、施镀参数所形成 的镀铁合金层，只能满足零件等的磨损修复，并不能满足不锈钢基自润滑复合 材料的使用要求。因此，迄今为止，现有不锈钢基自润滑复合材料均是采用价 格昂贵的铜作为中间过渡层，并采用两种工艺方法制造 一种是在不锈钢基体 表面氰化电镀铜合金；另一种是在不锈钢基体表面爆炸复合一层铜合金。第一 种工艺方法的缺点是高污染、制造成本高、结合强度差；第二种工艺方法的缺 点也是制造成本很高、产品质量难以保证，更主要的缺点是无法实现批量生产。
发明内容
本发明是为了解决了现有技术所存在的污染严重、生产成本高、可靠性差、 效率低等技术问题；提供了一种低污染(符合国家环保要求)、制造成本低、质 量可靠、生产效率高的不锈钢基自润滑复合材料及制造方法。本发明的技术方案是 一种不锈钢基自润滑复合材料，有依次设置的不锈钢基体l，中间过渡层2、铜合金粉层3及自润滑层4，所述的中间过渡层2是 镀铁层，其厚度是0.1 0.2mm，晶粒尺寸为40 50nm。一种不锈钢基自润滑复合材料的制造方法，步骤如下a. 加工不锈钢基体1;b. 去除不锈钢基体1表面油污及氧化物；c. 对不锈钢基体1的非镀部位绝缘，用无刻蚀镀铁合金镀液施镀，形成过 渡镀铁层2;无刻蚀镀铁合金镀液配方如下FeCl3 200g/l、 HC113 17g/1、 MnCl210~15 g/l、 NiCl220~25 g/l、 CoCl210 15g/l、 NaC110~15 g/1;施镀程序对称交流活化^^交流起镀^^交流过渡镀^ 直流镀；对比交流活化: 交流起镀 交流过渡镀 直流镀V正 V正 V正V正=:V负=4 4.5V V负=5~5.5V V负=5~5.5V ~7.3V4 4.5V T活50 70秒； 4~4.5V T te=500 700秒； 1~1.5V 丁交=500 700秒； 丁直=3590 3610秒;d. 施镀完毕后，将镀有过渡镀铁层2的不锈钢基体1从镀槽中取出，清洗 镀层表面直至洁净；e. 用氢气保护高温烧结炉，在800 82(TC条件下，在过渡镀铁层2上烧结 铜合金粉，形成铜合金粉层3;f. 在铜合金粉层3上复合自润滑层4。 所述c步骤的施镀参数最佳方案是对比交流活化Vi" V负-4V : 4V交流起镀 VK : V负二5V : 4V交流过渡镀V正V负-5V : IV直流镀 Vff=7V本发明是在现有技术(无刻蚀镀铁合金方法)的基础上进行改进，用与现 有技术不同的施镀程序、施镀参数，在不锈钢基体表面形成一层厚度为 0.1~0.2mm，晶粒尺寸为40 50nm (是冶炼金属的1%)的镀铁合金层，不但是 以铁基及铁基合金离子金属键结合的形式电沉积在不锈钢基体表面上，与不锈丁活=60秒； 丁起=600秒；丁交=600秒；丁直=3600秒<钢基体结合牢固，而且还能够通过烧结与铜合金粉层紧密结合，满足了自润滑材料在高负荷条件下的使用要求；解决了氰化电镀铜合金所存在的高污染、高 成本的问题；与不锈钢基爆炸复合铜合金工艺比较，本发明的工艺简单，制造 成本降低70%，可实现批量生产且产品质量稳定。
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合
本发明的具体实施方式
。实施例1:按如下步骤操作a. 加工不锈钢基体1;b. 去除不锈钢基体1表面油污及氧化物；c. 基本按照中国专利号ZL94112590. 4、名称为"一种无刻蚀镀铁合金方法" 的发明专利公开方法对不锈钢基体1的非镀部位绝缘，用无刻蚀镀铁合金镀液 施镀，无刻蚀镀铁合金镀液配方如下FeCl3 200g/l、 HC1 13 17 g/l、 MnCl210~15 g/l、 NiCl220~25g/l、 CoCl210 15 g/l、 NaC110 15 g/1;施镀程序对称交流活化一~^交流起镀^^交流过渡镀 直流镀； 施镀参数4~4.5V 丁活=50 70秒； 4~4.5V T起500 700秒； 1~1.5V 丁交=500~700秒； T直二3590 3610秒； 在上述范围内调整施镀参数，在不锈钢基体1形成厚度是0.1 0.2mm，晶 粒超细化、尺寸为40 50nm (是冶炼金属的1%)的过渡镀铁层2;d. 施镀完毕后，将镀有过渡镀铁层2的不锈钢基体1从镀槽中取出，清洗 镀层表面直至洁净为止；e. 用氢气保护高温烧结炉，在800 82(TC条件下，按现有技术的方法在过 渡镀铁层2上烧结铜合金粉，形成铜合金粉层3;f. 在铜合金粉层3上复合自润滑层4。所形成的产品是依次设置不锈钢基体l，中间过渡层2、铜合金粉层3及对比交流活化:交流起镀交流过渡镀直流镀V正v正 v正V负=4~4.5V V负=5~5.5V V负=5~5,5VV if=7 7.3V自润滑层4，所述的中间过渡层2是镀铁层，其厚度是0.1 0.2mm,晶粒尺寸 为40 50nm，是冶炼金属的1%。 实施例2:其他均与实施例1相同，只是所述c步骤的施镀参数最佳方案是-对比交流活化:￥负=4V :4VT活:=60秒；交流起镀v正:V负5V :4VT起==600秒；交流过渡镀:￥负=5V :IVT交==600秒；直流镀V正::7V了直:=3600秒。所述的中间过渡层2是镀铁层，其厚度是0.15mm，晶粒尺寸为40 45nm。
权利要求
1.一种不锈钢基自润滑复合材料，有依次设置的不锈钢基体(1)，中间过渡层(2)、铜合金粉层(3)及自润滑层(4)，其特征在于所述的中间过渡层(2)是镀铁层，其厚度是0.1～0.2mm，晶粒尺寸为40～50nm。
2. —种不锈钢基自润滑复合材料的制造方法，步骤如下-a. 加工不锈钢基体(1);b. 去除不锈钢基体(1)表面油污及氧化物；c. 对不锈钢基体(1)的非镀部位绝缘，用无刻蚀镀铁合金镀液施镀，形 成过渡镀铁层(2);无刻蚀镀铁合金镀液配方如下FeCl3200g/l、 HC113 17g/1、 MnCl210~15 g/l、 NiCl220~25g/l、 CoCl210~15g/l、 NaC110~15 g/1; 施镀程序对称交流活化——^交流起镀——^交流过渡镀—— 直流镀；对比交流活化: 交流起镀 交流过渡镀 直流镀V正v正V正 V正=V负=4~4.5V V负=5~5.5V V负=5~5.5V 7.3V4 4.5V 了活=50~70秒； 4-4.5V 丁起=500 700秒； 1~1.5V T交二500 700秒； 丁直=3590~3610秒；d. 施镀完毕后，将镀有过渡镀铁层(2)的不锈钢基体(1)从镀槽中取出， 清洗镀层表面直至洁净；e. 用氢气保护高温烧结炉，在800 82(TC条件下，在过渡镀铁层(2)上 烧结铜合金粉，形成铜合金粉层(3);f. 在铜合金粉层(3)上复合或烧结自润滑层(4)。
3.根据权利要求2所述的不锈钢基自润滑复合材料的制造方法，其特征 在于所述c步骤的施镀参数是对比交流活化v正V负4V : 4VT活:=60秒；交流起镀v正:V负5V : 4VT起==600秒；交流过渡镀v正:V负5V : IVT交==600秒；直流镀V正==7V丁直:=3600秒。
全文摘要
本发明公开一种不锈钢基自润滑复合材料，有依次设置的不锈钢基体(1)，中间过渡层(2)、铜合金粉层(3)及白润滑层(4)，所述的中间过渡层(2)是镀铁层，其厚度是0.1～0.2mm，晶粒尺寸为40～50nm。本发明是在现有技术(无刻蚀镀铁合金方法)的基础上进行改进，用与现有技术不同的施镀程序、施镀参数，在不锈钢基体表面形成镀铁合金层，不但是以铁基及铁基合金离子金属键结合的形式电沉积在不锈钢基体表面上，与不锈钢基体结合牢固，而且还能够通过烧结与铜合金粉层紧密结合，满足了自润滑材料在高负荷条件下的使用要求。
文档编号B32B15/04GK101219589SQ200710157458
公开日2008年7月16日 申请日期2007年10月16日 优先权日2007年10月16日
发明者剑 李, 王子明, 董文仲, 郑东旭 申请人:大连三环复合材料技术开发有限公司;大连海事大学董氏镀铁有限公司