一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法
【专利摘要】一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，属于润滑材料领域。本发明采用传统粉末冶金方法，将铁粉与适量的硫化铁、锰铁粉和合金粉混合退火，退火后的粉末与适量的石墨混合，压制烧结，获得自润滑轴承材料，原料便宜、工艺简单、参数易控，生产过程安全环保，适合大规模的工业化生产。退火过程中，混合粉末反应生成FeS和MnS，起到很好的润滑和减摩作用；同时，MnS的存在能显著提高轴承材料的切削性能，减少刀具磨损。采用本发明方法制备的自润滑轴承材料，可广泛应用于钢铁、冶金、能源等机械装备中，特别适合要求无油润滑的场合。
【专利说明】一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于润滑材料领域，提供了一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法。
【背景技术】
[0002]粉末冶金自润滑轴承又名烧结金属含油轴承，是音像设备、微特小型马达、办公机械、电动工具、洗衣机、电风扇、缝纫机、复印机等中不可缺少的一类轴承。它是把固体润滑剂以粉末的形式作为组元添加到金属基体原料中，通过压制成形、烧结，形成自润滑复合材料，以其作为轴承、轴瓦或衬板。因材料本身含有固体润滑剂，轴承在运动时由于热作用和摩擦，使自身的固体润滑剂在相对滑动表面形成一层较为稳定的润滑膜，并且靠本身的"自耗"来不断补充和提供固体润滑剂，修复被撕裂或破伤的润滑膜，达到润滑和减摩作用。
[0003]随着现代科学技术的发展和产品使用性能的提高，力学强度高、摩擦学性能好和生产成本低的新型自润滑材料的开发成为摩擦学领域的重要热点。对于铁基自润滑轴承，能承受高的烧结温度而不丧失润湿特性的固体润滑剂很少，存在一定的不足或缺点，如高温环境下容易氧化、生产效率低、成本高、售价昂贵等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种新型自润滑轴承材料，在承载能力、使用温度范围、减摩自润滑性能、易加工性和生产成本等方面都达到了令人满意的效果，能在无油润滑的场合长时间使用。
[0005]为了获得上述的自润滑轴承材料，本发明采用了如下技术方案:
[0006]所述的自润滑轴承 材料按重量百分比构成如下:
[0007]FeS25-15%, FeMn10-20%,合金粉 5_10%，石墨 1_3%，余量为铁粉。
[0008]所述的自润滑轴承材料在上述构成下经过混合一退火一混合一压制一烧结制成，具体步骤如下:
[0009](I)将符合配方要求的在FeS2粉，FeMn粉，合金粉和铁粉放入球磨机中混合1_12小时；
[0010](2)将球磨后的粉末在氢气炉中退火，退火温度为600-900°C，时间为l_3h ；
[0011](3)将退火后的混合粉末与石墨放入球磨机中混合1-12小时；
[0012](4)将混合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为400MPa_700MPa，保压
2-3min,获得轴承毛还；
[0013](5)将轴承毛坯放入烧结炉进行气体保护烧结，烧结温度为1000°C -1250°C，保温时间为l-2h。
[0014](6)将步骤(5)得到的轴套试样进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，即得到自润滑轴承。
[0015]步骤(I)中所述铁粉的粒度为100-300 u m, FeS2粉末的粒度为100-300 u m, FeMn粉的粒度为100-300 u m,合金粉的粒度为100-300 u m。[0016]步骤(I)中所述合金粉为Cu、N1、Mo、Cr等中的一种或几种。
[0017]步骤(3)中所述的石墨粉的粒度为100-300 iim。
[0018]步骤(5)中所述气体保护为氩气、氮气。
[0019]本发明将铁粉与适量的硫化铁及锰铁粉混合退火，反应生成一定量的FeS和MnS，由于FeS优良的润滑性能和MnS优良的加工性能及润滑性能，将退火后的复合粉末进一步的混合、压制和烧结，制备得到自润滑轴承材料。材料中的FeS和MnS起到很好的润滑作用；同时，MnS的存在能显著提高材料的切屑性能，减少刀具磨损。
[0020]本发明的优点:
[0021]1、原料易得、价格低廉、制备工艺简单、参数易控，生产过程安全环保，适合大规模的工业化生产。
[0022]2、材料可承受高的烧结温度而不丧失润湿特性。
[0023]3、材料的切屑性能显著提高，减少刀具磨损。
[0024]4、通过对材料成分的调整和优化，形成了以高强度的硬质增强相和分散均匀的润滑减摩相牢固结合的新型自润滑轴承材料。
[0025]5、可广泛应用于钢铁、冶金、能源等机械装备中，特别适合要求无油润滑的场合。
【具体实施方式】
[0026]实施例1:
[0027]—种自润滑轴承材料按重量百分比构成如下:
[0028]FeS25%, FeMn15%, Cu5%, Cl%,余量为铁粉；
[0029]步骤1:称取平均粒度为100 u m的铁粉，100 U m的硫化铁粉，200 U m的锰铁粉，100 u m的铜粉放入滚动球磨机上混合，时间8h ；
[0030]步骤2:将混合粉末在氢气炉中退火，退火工艺为:700°C、2h ；
[0031 ]步骤3:将退火粉末与100 u m的石墨粉放入滚动球磨机上混合，时间4h ；
[0032]步骤4:将复合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为650MPa，保压2min ；
[0033]步骤5:将压坯在N2保护气氛下1100°C烧结lh，获得轴承试样；
[0034]步骤6:将轴承试样进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，得到自润滑轴承。
[0035]实施例2:
[0036]一种自润滑轴承材料按重量百分比构成如下:
[0037]FeS215%, FeMn 10%, Cu5%, Ni5%, C3%,余量为铁粉；
[0038]步骤1:称取平均粒度为200 u m的铁粉，200 U m的硫化铁粉，300 U m的锰铁粉，100 u m的铜粉，200 u m的镍粉放入滚动球磨机上混合，时间2h ；
[0039]步骤2:将混合粉末在氢气炉中退火，退火工艺为:900°C、lh ；
[0040]步骤3:将退火粉末与100 U m的石墨粉放入滚动球磨机上混合，时间12h ；
[0041]步骤4:将复合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为400MPa，保压3min ；
[0042]步骤5:将压坯在N2保护气氛下1200°C烧结2h，获得轴承试样；
[0043]步骤6:将轴承试样进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，得到自润滑轴承。
[0044]实施例3:
[0045]一种自润滑轴承材料按重量百分比构成如下:[0046]FeS210%, FeMn20%, Mo4%, Ni3%, Crl%, C2%,余量为铁粉；
[0047]步骤1:称取平均粒度为100 u m的铁粉，100 U m的硫化铁粉，100 U m的锰铁粉，200 u m的钥粉，200 u m的镍粉，200 u m的铬粉放入滚动球磨机上混合，时间5h ；
[0048]步骤2:将混合粉末在氢气炉中退火，退火工艺为:600°C、3h ；
[0049]步骤3:将退火粉末与300 u m的石墨粉放入滚动球磨机上混合，时间6h ；
[0050]步骤4:将复合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为550MPa，保压2min ；
[0051]步骤5:将压坯在Ar保护气氛下1000°C烧结1.5h，获得轴承试样；
[0052]步骤6:将轴·承试样进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，得到自润滑轴承。
【权利要求】
1.一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于，按照质量百分比由如下成分配比而成:FeS25-15%，FeMnl0-20%，合金粉5_10%，石墨1_3%，余量为铁粉；具体制备步骤如下: (1)将符合配方要求的FeS2粉，FeMn粉，合金粉和铁粉放入球磨机中混合1_12小时； (2)将步骤(I)中球磨后的粉末在氢气炉中退火，退火温度为600-900°C，时间为l-3h ； (3)将步骤(2)中的退火后的混合粉末与石墨放入球磨机中混合1-12小时； (4)将步骤(3)中的混合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为400MPa-700MPa，保压2-3min,获得轴承毛还； (5)将轴承毛坯放入烧结炉进行气体保护烧结，烧结温度为1000°C_1250°C，保温时间为 l-2h。 (6)将步骤(5)得到的轴套试样进行表面磨削、去毛刺、倒角处理，即得到自润滑轴承。
2.根据权利要求1所述的自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述铁粉的粒度为100-300 iim，FeS2粉末的粒度为100-300 y m，FeMn粉的粒度为100-300 u m,合金粉的粒度为100-300 u m。
3.根据权利要求1所述的自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述合金粉为Cu、N1、Mo、Cr中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述石墨粉的粒度为100-300 iim。
5.根据权利要求1所述的自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于:步骤(5)中所述气体保护为氩气、氮气。
【文档编号】C22C33/02GK103436823SQ201310414116
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】郭志猛, 郭雷辰, 杨芳, 陈存广, 石韬, 叶青, 芦博昕 申请人:北京科技大学