专利名称：一种镍基高温自润滑材料的成型方法
技术领域：
本发明属于一种镍基高温自润滑材料成型方法，具体涉及一种利用粉末注射成型
技术制备复杂形状和高尺寸精度的镍基高温自润滑材料的成型方法。
背景技术：
高温自润滑材料能够突破油脂润滑的有效极限，应用于超高真空、强氧化或还原、 强辐射、高温和高负荷等环境条件，是航空航天、国防以及传统工业技术中复杂工况杩件下 润滑不可缺少的。F2436M镍基高温自润滑复合材料(F2436M)是在镍铜基合金中添加氟 化钙固体润滑相来达到高温自润滑的效果，该材料力学性能优良，导热性能好，并且与镍、 铜等金属机体焊接性能优良，满足高温、高真空、强辐射和强腐蚀等苛刻工况下对润滑的要 求。 镍基高温自润滑条合材料因含有非金属相，熔炼铸造等方物很难制备出无倏析、 组织成分口儀的材料， 一般采用粉末冶醑拗制造。传征吻末冴金法采用混粉_压制_烧绒 工艺生产该材料，但该方法只能生产简单形状零件，并且生产效率低，还无法保证压制的过 程中压坯内部密度的均匀性，易造成压坯在烧结过程中膨胀，从而影响零件的性能。
粉末注射成型工艺是将传统粉末冶金与塑料注塑成型技术相结合而形成的一种 新的零部件加工技术，与传统的工艺相比，注射成型工艺可以大批量、低成本地生产出组织 成分均匀、尺寸精度高的复杂形状F2436M镍基高温自润滑复合材料零部件，实现连续化生 产，并且材料利用率接近100% 。目前国内外还没有利用粉末注射成型制备镍基高温自润滑 复合材料(F2436M)的相关报道。
发明内容
本发明是为了克服现有技术存在的缺点而提出的，其目的是提供一种利用粉末注 射成型技术制备复杂形状和高尺寸精度的镍基高温自润滑材料零部件的方法，避免后续切 削加工，实现该材料零部件低成本的批量生产。
本发明的技术方案是一种镍基高温自润滑材料的成型方法，包括以下步骤
(i)原料混合镍粉50 % 55%铜粉30% 37%氟化钙粉余量按上述重量比 例称取原料粉末，在三维混料机中混合4 6小时，得到均匀的混合粉料。
(ii)混炼将混合好的粉料与粘接剂按粉末装载量为58% 65%的体积比在开放 式炼胶机上混炼1. 5 2. 5小时，制成均匀喂料。 (iii)注射成型注射温度为115 135t:，注射压力为80 100MPa条件下注射成 型，得到所需形状的预成型坯。 (iv)脱脂成型坯脱脂采用溶剂脱脂加热脱脂的脱脂工艺，先在三氯乙烯或三氯乙 烷有机溶剂中于40 6(TC下、浸泡4 10小时进行溶剂脱脂，干燥后再在真空保护下于 25 55(TC进行热脱脂，时间为5 8小时。 (v)烧结将脱脂坯置于真空烧结炉中于1100 125(TC、低真空烧结1 3小时。
所述的镍粉、铜粉为电解、雾化或羰基法制备的镍粉、铜粉或镍铜合金粉料，氟化 钙粉末为润滑相，镍粉、铜粉和氟化钙粉末的粒径为5 50iim。 所述的粘接剂由重量比为60% 75%石蜡、10% 20%低密度聚乙烯、8% 15%聚丙烯和0 10%硬脂酸组成的蜡基聚合物多组元粘接接剂体。 本发明的优点在于可直接制备出具有复杂形状和高尺寸精度的镍基高温自润滑 材料零部件，材料组织成分均匀、致密度高，综合力学性能较好，自润滑性能突出，并且与 铜、镍等金属材料机体焊接性能好，可实现批量生产、材料利用率高、生产成本低。
具体实施例方式
下面，参照实施例对本发明的镍基高温自润滑材料的成型方法进行详细说明
—种镍基高温自润滑材料的成型方法，包括以下步骤
(i)原料混合 镍粉50% 55%铜粉30% 37%氟化钙粉余量 按上述重量比例称取原料粉末，在三维混料机中混合4 6小时，得到均匀的混合 粉料。
(ii)混炼 将混合好的粉料与粘接剂按粉末装载量为58 % 65%的体积比在开放式炼胶机 上混炼1. 5 2. 5小时，制成均匀喂料。
(iii)注射成型 注射温度为115 135t:，注射压力为80 lOOMPa条件下注射成型，得到所需形
状的预成型坯。
(iv)脱脂 成型坯脱脂采用溶剂脱脂加热脱脂的脱脂工艺，先在三氯乙烯或三氯乙烷等有 机溶剂中于40 6(TC下浸泡4 10小时进行溶剂脱脂，干燥后再在真空保护下于25 55(TC进行热脱脂，时间为5 8小时。
(v)烧结 将脱脂坯置于真空烧结炉中于1100 1250°C 、低真空烧结1 3小时，得到形状、 尺寸及精度均符合要求的镍基自润滑复合材料(F2436M)零部件。 其中，镍粉、铜粉为电解、雾化或羰基法制备的镍粉、铜粉或镍铜合金粉料，氟化钙 粉末为润滑相，粉末粒径为5 50 ii m。 其中，粘接剂由重量比为60% 75%石蜡(PW)、10% 20%低密度聚乙烯 (LDPE) 、8% 15%聚丙烯(PP)和0 10%硬脂酸(SA)组成的蜡基聚合物多组元粘接剂 体。 实施例1 将镍粉50公斤、铜粉30公斤、氟化钙粉20公斤在三维混料机中混合4小时，得到 成分均匀的粉料。在混合好的原料中加入粘接剂10. 10公斤，粉末装载量体积比为58%，将 粉料与粘接剂在SK-160炼胶机上混炼1. 5小时，制成均匀喂料。喂料在注射成型机上注射 成型，注射温度115t:，注射压力为100MPa，所得的注射坯在三氯乙烯溶液中于4(TC溶脱10 小时，干燥后再在真空下于25t:热脱脂8小时。随后置于真空烧结炉中于IIO(TC烧结3小时，得到所需形状、尺寸和精度的镍基高温自润滑材料零部件。 材料致密度可达97. 8%，硬度120HB，抗拉强度118MPa，室温摩擦系数0. 48，500°C 摩擦系数O. 25。
实施例2 将镍粉52公斤、铜粉35公斤、氟化钙粉13公斤在三维混料机中混合5小时，得到 成分均匀的粉料。在混合好的原料中加入粘接剂8. 10公斤，粉末装载量体积比为61%，将 粉料与粘接剂在SK-160炼胶机上混炼2小时，制成均匀喂料。喂料在注射成型机上注射成 型，注射温度125t:，注射压力为90MPa，所得的注射坯在三氯乙烯溶液中于5(TC溶脱7小 时，干燥后再在真空下于30(TC热脱脂6小时。随后置于真空烧结炉中于120(TC烧结2小 时，得到所需形状、尺寸和精度的镍基高温自润滑材料零部件。材料致密度可达97. 6%，硬度123HB，抗拉强度120MPa，室温摩擦系数0. 45，500°C 摩擦系数O. 27。
实施例3 将镍粉55公斤、铜粉37公斤、氟化钙粉8公斤在三维混料机中混合6小时，得到 成分均匀的粉料。在混合好的原料中加入粘接剂6. 32公斤，粉末装载量体积比为65%，将 粉料与粘接剂在SK-160炼胶机上混炼2. 5小时，制成均匀喂料。喂料在注射成型机上注射 成型，注射温度135°C ，注射压力为80MPa，所得的注射坯在三氯乙烯溶液中于6(TC溶脱4小 时，干燥后再在真空下于55(TC热脱脂5小时。随后置于真空烧结炉中于125(TC烧结1小 时，得到所需形状、尺寸和精度的镍基高温自润滑材料零部件。 材料致密度可达97. 5%，硬度121HB，抗拉强度115MPa，室温摩擦系数0. 44，500°C 摩擦系数O. 23。 本发明的优点在于可直接制备出具有复杂形状和高尺寸精度的镍基高温自润滑 材料零部件，材料组织成分均匀、致密度高，综合力学性能较好，自润滑性能突出，并且与 铜、镍等金属材料机体焊接性能好，可实现批量生产、材料利用率高、生产成本低。
权利要求
一种镍基高温自润滑材料的成型方法，其特征在于包括以下步骤(i)原料混合镍粉50％～55％ 铜粉30％～37％ 氟化钙粉余量按上述重量比例称取原料粉末，在三维混料机中混合4～6小时，得到均匀的混合粉料；(ii)混炼将混合好的粉料与粘接剂按粉末装载量为58％～65％的体积比在开放式炼胶机上混炼1.5～2.5小时，制成均匀喂料；(iii)注射成型注射温度为115～135℃，注射压力为80～100MPa条件下注射成型，得到所需形状的预成型坯；(iv)脱脂成型坯脱脂采用溶剂脱脂加热脱脂的脱脂工艺，先在三氯乙烯或三氯乙烷有机溶剂中于40～60℃下、浸泡4～10小时进行溶剂脱脂，干燥后再在真空保护下于25～550℃进行热脱脂，时间为5～8小时；(v)烧结将脱脂坯置于真空烧结炉中于1100～1250℃、低真空烧结1～3小时。
2. 根据权利要求1所述的镍基高温自润滑材料的成型方法，其特征在于所述的镍粉、 铜粉为电解、雾化或羰基法制备的镍粉、铜粉或镍铜合金粉料，氟化钙粉末为润滑相，镍粉、 铜粉和氟化钙粉末的粒径为5 50 ii m。
3. 根据权利要求1所述的镍基高温自润滑材料的成型方法，其特征在于所述的粘接 剂由重量比为60% 75%石蜡、10% 20%低密度聚乙烯、8% 15%聚丙烯和0 10% 硬脂酸组成的蜡基聚合物多组元粘接剂体。
全文摘要
本发明公开了一种镍基高温自润滑材料的成型方法，包括以下步骤(i)原料混合，将铜粉、镍粉、氟化钙粉按比例在三维混料机中混合得到均匀的混合粉料；(ii)混炼，将混合好的粉料与粘接剂在开放式炼胶机上混炼制成均匀喂料；(iii)注射成型得到所需形状的预成型坯；(iv)脱脂，预成型坯干燥后再进行热脱脂；(v)烧结，将脱脂坯置于真空烧结炉中烧结。本发明的优点在于可直接制备出具有复杂形状和高尺寸精度的镍基高温自润滑材料零部件，材料组织成分均匀、致密度高，综合力学性能较好，自润滑性能突出，并且与铜、镍等金属材料机体焊接性能好，可实现批量生产、材料利用率高、生产成本低。
文档编号B22F3/115GK101791701SQ20101010920
公开日2010年8月4日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者吴福, 寇益强, 李健, 杨国良, 赵凯, 陈健, 韩秋良 申请人:中核(天津)科技发展有限公司