耐摩擦铁基复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种耐摩擦铁基复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观 或微观上组成具有新性能的材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合 材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和 非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金，现有技术的铁基复合材料中由于 添加了其他硬度较低的成分，所以其硬度不高，而且容易磨损。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有技术的不足，提供一种耐摩擦铁基复合材料及其制备方法，复合 材料的硬度较强，耐摩擦性能优异。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 耐摩擦铁基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化锆粉3~5%、钴粉3~5%、氯化 钒4~5%、氧化镧1~2%、氧化铝1~2%、硫化银4~10%、熔渣剂5~10%、氮化硅10~12%、其余为铁 粉。
[0005] 耐摩擦铁基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化锆粉4%、钴粉4%、氯化 钒4. 5%、氧化镧1. 5%、氧化铝1. 5%、硫化银6%、熔渣剂8%、氮化硅11%、其余为铁粉。
[0006] 氮化硅的粒径为10~200ym。
[0007] 熔渣剂为粉煤灰或二氧化硅。
[0008] 上述耐摩擦铁基复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将氧化锆粉、钴粉、氯化钒、氧化镧、氧化铝、硫化银、熔渣剂、氮化硅、铁粉混匀后， 经过GB6003规定的200目筛，然后烘干； (2) 在600~700MPa的压力下压制成型； (3) 烧结，烧结温度为400~600°C，烧结压力为2~3MPa，保温时间为30~40min。
[0009] (4)冷却至 15 ~3(TC。
[0010] 技术效果 本发明的布氏硬度为98~101，摩擦力为80~81N，硬度较强，耐摩擦性能优异。
【具体实施方式】
[0011] 下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。
[0012] 实施例1 耐摩擦铁基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化锆粉4%、钴粉4%、氯化钒 4. 5%、氧化镧1. 5%、氧化铝1. 5%、硫化银6%、熔渣剂8%、氮化硅11%、其余为铁粉。
[0013] 氮化硅的粒径为100ym。
[0014] 熔渣剂为粉煤灰。
[0015] 上述耐摩擦铁基复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将氧化锆粉、钴粉、氯化钒、氧化镧、氧化铝、硫化银、熔渣剂、氮化硅、铁粉混匀后， 经过GB6003规定的200目筛，然后烘干； (2) 在650MPa的压力下压制成型； (3) 烧结，烧结温度为500°C，烧结压力为2. 5MPa，保温时间为35min。
[0016] (4)冷却至 20°C。
[0017] 实施例2 耐摩擦铁基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化锆粉3%、钴粉3%、氯化钒 4%、氧化镧1%、氧化铝1%、硫化银4%、熔渣剂5%、氮化硅10%、其余为铁粉。
[0018] 氮化硅的粒径为10ym。
[0019] 熔渣剂为二氧化硅。
[0020] 上述耐摩擦铁基复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将氧化锆粉、钴粉、氯化钒、氧化镧、氧化铝、硫化银、熔渣剂、氮化硅、铁粉混匀后， 经过GB6003规定的200目筛，然后烘干； (2) 在600MPa的压力下压制成型； (3) 烧结，烧结温度为400°C，烧结压力为2MPa，保温时间为30min。
[0021] (4)冷却至 15°C。
[0022] 实施例3 耐摩擦铁基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化锆粉5%、钴粉5%、氯化钒 5%、氧化镧2%、氧化铝2%、硫化银10%、熔渣剂10%、氮化硅12%、其余为铁粉。
[0023] 氮化硅的粒径为200 y m。
[0024] 熔渣剂为粉煤灰。
[0025] 上述耐摩擦铁基复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将氧化锆粉、钴粉、氯化钒、氧化镧、氧化铝、硫化银、熔渣剂、氮化硅、铁粉混匀后， 经过GB6003规定的200目筛，然后烘干； (2) 在700MPa的压力下压制成型； (3) 烧结，烧结温度为600°C，烧结压力为3MPa，保温时间为40min。
[0026] (4)冷却至 3(TC。
[0027] 实施例4 耐摩擦铁基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化锆粉3. 5%、钴粉3. 5%、氯化 钒4. 5%、氧化镧1. 2%、氧化铝1. 2%、硫化银9%、熔渣剂6%、氮化硅11%、其余为铁粉。
[0028] 氮化硅的粒径为20ym。
[0029] 熔渣剂为粉煤灰。
[0030] 上述耐摩擦铁基复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将氧化锆粉、钴粉、氯化钒、氧化镧、氧化铝、硫化银、熔渣剂、氮化硅、铁粉混匀后， 经过GB6003规定的200目筛，然后烘干； (2) 在680MPa的压力下压制成型； (3) 烧结，烧结温度为480°C，烧结压力为2. 3MPa，保温时间为38min。
[0031] (4)冷却至 20°C。
[0032] 对比例1 与实施例1相同，不同在于：不加氮化硅。
[0033] 性能测试 材料的硬度：将材料放入HB-3000B布氏硬度试验机上，加载重量为500kg，压头为硬质 合金钢球，直径为l〇mm，保压30s，测试硬度。
[0034] 材料的耐磨擦性能：将材料放在MMW-1型磨擦磨损试验机上，干磨擦旋转运动，采 用小指推圈磨擦副试验方法，对偶材料为45钢淬火钢环，硬度为50HRC，主轴转速为250r/ min，载荷为40N，时间为lOmin，测试摩擦力。
[0035] 测试结果见下表1。
[0036]表1
结论：对比例1未添加氮化硅，最终制得的复合材料的硬度和耐摩擦性能明显不如本 发明。而本发明的布氏硬度为98~101，摩擦力为80~81N，因此，本发明的硬度较强，耐摩擦 性能优异。
【主权项】
1. 耐摩擦铁基复合材料，其特征在于，含有以下质量百分含量的组分：氧化锆粉3~5%、 钴粉3~5%、氯化钒4~5%、氧化镧1~2%、氧化铝1~2%、硫化银4~10%、熔渣剂5~10%、氮化硅 10~12%、其余为铁粉。2. 根据权利要求1所述的耐摩擦铁基复合材料，其特征在于含有以下质量百分含量的 组分，氧化锆粉4%、钴粉4%、氯化钒4. 5%、氧化镧1. 5%、氧化铝1. 5%、硫化银6%、熔渣剂8%、 氮化硅11%、其余为铁粉。3. 根据权利要求1所述的耐摩擦铁基复合材料，其特征在于，氮化硅的粒径为 10-200 ym〇4. 根据权利要求1所述的耐摩擦铁基复合材料，其特征在于，熔渣剂为粉煤灰或二氧 化娃。5. 基于权利要求1所述的耐摩擦铁基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 将氧化锆粉、钴粉、氯化钒、氧化镧、氧化铝、硫化银、熔渣剂、氮化硅、铁粉混匀后， 经过GB6003规定的200目筛，然后烘干； (2) 在600~700MPa的压力下压制成型； (3) 烧结，烧结温度为400~600°C，烧结压力为2~3MPa，保温时间为30~40min ; (4) 冷却至15~30°C。
【专利摘要】本发明公开了一种耐摩擦铁基复合材料及其制备方法，该复合材料含有以下质量百分含量的组分：氧化锆粉3~5%、钴粉3~5%、氯化钒4~5%、氧化镧1~2%、氧化铝1~2%、硫化银4~10%、熔渣剂5~10%、氮化硅10~12%、其余为铁粉。制备方法：将氧化锆粉、钴粉、氯化钒、氧化镧、氧化铝、硫化银、熔渣剂、氮化硅、铁粉混匀后，经过GB6003规定的200目筛，然后烘干；在600～700MPa的压力下压制成型；烧结，烧结温度为400～600℃，烧结压力为2～3MPa，保温时间为30～40min。冷却至15～30℃。本发明的布氏硬度为98~101，摩擦力为80~81N，硬度较强，耐摩擦性能优异。
【IPC分类】C22C33/02, C22C38/10
【公开号】CN105112777
【申请号】CN201510539996
【发明人】刘莉, 王爽, 邱晶, 刘晓东, 黄明明
【申请人】苏州莱特复合材料有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月28日