专利名称：一种用于制造轴承的高温自润滑材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种用于制造轴承的高温自润滑材料及其制备方法。
背景技术：
传统轴承磨损严重、能耗多、寿命短、消耗贵重有色金属多等不足，严重限制其优越性的发挥。
发明内容
发明目的针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于制造轴承的高温自润滑材料，克服传统轴承存在的不足，使其具有综合性能好，高效能，降低材料的摩擦系数，提高材料的综合性能，降低材料生产成本，延长材料的使用周期等优点。本发明的另一目的是提供一种上述用于制造轴承的高温自润滑材料的制备方法
技术方案为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下
一种用于制造轴承的高温自润滑材料，包括以下重量百分比的各组分1%_5%的氟化钡、1%-10%的石墨、1%-10%的二硫化钥、10%-20%的铜、40%-50%的合金粉和40%_55%的铁粉。所述的合金粉包括以下重量百分比的各组分10-20%Cr、8-12%W、30-40%Ni和余
量的Fe。一种用于制造轴承的高温自润滑材料的制备方法，包括以下步骤
(1)取重量百分比为1%-5%的氟化钡、1%_10%的石墨、1%-10%的二硫化钥、10%-20%的铜、40%-50%的合金粉和40%-55%的铁粉，在V型混料机上充分混合；
(2)将混合料加入水和硬脂酸钠的混合液并搅拌均匀；
(3)将混合后的原料放入烘箱，烘8-lOh；
(4)取出装入模具，控制压力在350-450bar，保压20_30s压制成型；
(5)将压坯在1100-1200°C的温度下，通氩气进行烧结，并保温l_2h，然后降至室温后，经少量后续加工，即可得到合格的轴承材料。步骤(I)中，取10-20%Cr、25-32%Fe、30-40%Ni 和 8_12%W。步骤(2)中，硬脂酸钠:配料=3 :100 ;硬脂酸钠水=1 :4。步骤(3)中，烘箱温度为80_100°C。铁镍基高温合金具有较低的成本、独特的热处理性能、高性价比，以其作为基体研制的铁基高温自润滑材料在解决军用和民用领域的摩擦、磨损与润滑问题方面具有巨大的潜力。通过在铁镍基合金中加入固体润滑剂实现了从室温到600-800°C的连续润滑。在常用的固体润滑剂中石墨和二硫化钥为低温润滑剂，银为中温润滑剂，氟化钡为高温润滑剂。将这些不同的润滑剂优化组合，可以实现材料在很宽温域内的连续润滑。石墨在538°C以上因急剧氧化而失去润滑性，二硫化钥在大约350°C即发生分解而失去润滑性。如果基体材料中有铬，二硫化钥的分解产物可与铬发生反应生成CrxSy (y=x+l)。CrxSy为六方晶系，也是一种较好的润滑剂，且在高温发生塑性变形而起润滑作用。在铁基粉末中加入镍、铬等金属元素保证了基体的强度和硬度。同时，石墨和二硫化钥的协同效应得到了较低的摩擦系数。同时氟化钡可在高温下发生脆粘转变，起高温润滑作用；二硫化钥高温时发生分解出Mo,Mo可同Fe形成Fe-Mo固溶体和少量的金属间化合物，从而提高机械性能,且Mo的高温氧化产物MoO2和MoO3具有较好的润滑性能；BaF2作为一种良好的高温固体润滑剂在铁合金烧结中表现出很好的化学稳定性，在高温机械摩擦过程中，Fe、Mo、BaF2系高温自润滑复合材料磨损表面形成由BaF2、MoO2、BaMoO4、Fe2O3及FeMo4F6组成的复合膜,从而表现出优良的高温自润滑抗磨性能。有益效果与现有技术相比，本发明具有的主要优点包括使用这种材料制做的轴承较传统轴承有很明显的优越性，表现在摩擦系数低、效率高；优异的抗胶合、抗磨损能力；很高的承载能力；良好的润滑性能，对润滑剂品类五严格的选择要求；耐高温；生产工艺流程短，工序少，生产效率高等。具有很好的实用性和经济性。
图I是实例I制备的铁镍铬合金的形貌扫描图2是实例f 3所制备的3个铁镍铬合金摩擦学性能试验结果图；从上至下依次为实施例2、实施例3和实施例I的产品曲线；
图3飞是实例f 3所制备的3个铁镍铬合金的SEM图；图3为实施例I产品、图4为实施例2产品，图5为实施例3产品。
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。实施例I
一种高温自润滑复合材料的制备方法，其制备步骤如下
(O取重量百分比为O. 3%的云母、5%的氟化钡(国药集团化学试剂有限公司，含量彡99. 0%)、3%的石墨(国药集团化学试剂有限公司，含量彡99. 85%，颗粒度(彡30um)彡95. 0%)、1%的二硫化钥(国药集团化学试剂有限公司，含量彡98%)、13%的铜(300目)、43%的合金粉(10-20%Cr、8-12%W、30-40%Ni和余量的Fe)和34. 7%的铁粉，在V型混料机上充分混合8-10h ；
(2)将混合料加入水和硬脂酸纳(硬脂酸纳配料=3:100,质量比；硬脂酸纳水=1 :4，质量比)的混合液并搅拌均匀，将混合后的配料放入烘箱，烘8-lOh ；
(3)然后取出装入模具，控制压力为400bar，保压20_30s压制成型；
(4)接着将压坯放入管式炉中，通氩气，5°C/min的速度升温到1000°C保温30min，继续升温到1160°C保温60min，在氩气气氛中自然冷却至室温，然后取出，用角磨机打磨材料表面，即可得到合格的材料。对合金粉进行形貌扫描，结果如图I所示，可以看出粉末颗粒大小比较均匀，粒度约 40 μ m。
4
实施例2
方法同实施例1，不同之处在于1%的氟化钡，38. 7%的铁粉。实施例3
方法同实施例1，不同之处在于3%的氟化钡，36. 7%的铁粉。实施例4
对实施例广3所制备的产品(铁镍铬合金)进行摩擦学性能试验，该试验是在CETRUMT-2 Multi-Specimen Test System摩擦试验机上进行,将已获得的实验材料在45钢盘上用9mm直径的440C小球与之进行回转摩擦。实验条件为载荷5kg、转速100r、时间20min、温度200°C。结果如图2所示，从图2中可以看出压力在400bar时的C试样(实施例3)摩擦系数较小且稳定，表现出减摩效果较好。具有明显的减摩耐磨和润滑作用。对实施例f 3所制备的产品(铁镍铬合金)进行检测，图3飞为结果图，从SEM图片中可以看出材料C材料有较好的抗胶合性能，高温下运转具有较小的摩擦系数,摩擦磨损量小，具有较好的强度和硬度。
权利要求
1.一种用于制造轴承的高温自润滑材料，其特征在于，包括以下重量百分比的各组分1%-5%的氟化钡、1%_10%的石墨、1%-10%的二硫化钥、10%-20%的铜、40%_50%的合金粉和40%-55%的铁粉。
2.根据权利要求I所述的用于制造轴承的高温自润滑材料，其特征在于所述的合金粉包括以下重量百分比的各组分10-20%Cr、8-12%W、30-40%Ni和余量的Fe。
3.一种制备权利要求I所述的用于制造轴承的高温自润滑材料的方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)取重量百分比为1%-5%的氟化钡、1%_10%的石墨、1%-10%的二硫化钥、10%-20%的铜、40%-50%的合金粉和40%-55%的铁粉，在V型混料机上充分混合； (2)将混合料加入水和硬脂酸钠的混合液并搅拌均匀； (3)将混合后的原料放入烘箱，烘8-lOh； (4)取出装入模具，控制压力在350-450bar，保压20_30s压制成型； (5)将压坯在1100-1200°C的温度下，通氩气进行烧结，并保温l_2h，然后降至室温后，经少量后续加工，即可得到合格的轴承材料。
4.根据权利要求3所述的制备用于制造轴承的高温自润滑材料的方法，其特征在于步骤(I)中，合金粉包括以下重量百分比的各组分10-20%Cr、25-32%Fe、30-40%Ni和8-12%W。
5.根据权利要求3所述的制备用于制造轴承的高温自润滑材料的方法，其特征在于步骤(2)中，硬脂酸钠配料=3 :100 ;硬脂酸钠水=1 :4。
6.根据权利要求3所述的制备用于制造轴承的高温自润滑材料的方法，其特征在于步骤(3)中，烘箱温度为80-100°C。
全文摘要
本发明公开了一种用于制造轴承的高温自润滑材料及其制备方法，高温自润滑材料包括以下重量百分比的各组分1%-5%的氟化钡、1%-10%的石墨、1%-10%的二硫化钼、10%-20%的铜、40%-50%的合金粉和40%-55%的铁粉。制备方法包括(1)取合金原料在V型混料机上充分混合；(2)加入水和硬脂酸钠的混合液并搅拌均匀；(3)烘干；(4)用模具压制成型；(5)烧结。该材料具有摩擦系数低、抗胶合抗磨损能力强、承载能力高、能耗低、发热少、工作平稳等特点。使用该种新型高温自润滑复合材料制作轴承，既能降低成本，又能提高承载能力、延长寿命，使综合性能得到显著改善。
文档编号C22C33/02GK102925808SQ20121044345
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者李长生, 唐华, 刘金银子, 范有志, 钱周 申请人:镇江中孚复合材料有限公司