專利名稱：金屬自潤滑復(fù)合材料的制作方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明公開了一種具有低摩擦、高耐磨、高機(jī)械強(qiáng)度，適合于中高速、中高負(fù)荷、長壽命要求的金屬自潤滑復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中，軸承材料是一類用量大且使用要求高的潤滑材料。機(jī)器與所有的轉(zhuǎn)動(dòng)零件都需用軸承、軸瓦或軸套來支承。機(jī)械制造中使用的軸承材料有幾十類，其中僅鑄造合金牌號(hào)就有上百種，但最符合軸承材料低摩擦、高耐磨、高機(jī)械強(qiáng)度要求，并且可節(jié)約材料、降低成本、減小軸承占據(jù)空間的是燒結(jié)金屬含油自潤滑復(fù)合材料。因?yàn)闊Y(jié)金屬含油自潤滑復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度比鑄造材料還高，甚至可以與結(jié)構(gòu)材料相媲美，同時(shí)具有磨合性好，摩擦系數(shù)小，耐磨性高的摩擦磨損特性。經(jīng)浸油后的燒結(jié)金屬含油自潤滑復(fù)合材料可自動(dòng)調(diào)節(jié)供給摩擦區(qū)的潤滑油；材料中含有的微孔有利于磨合，而且位于微孔中的潤滑油可在表面形成油膜，在起動(dòng)期間和在摩擦組件的各種工作條件下都能保證邊界潤滑；細(xì)微的游離石墨混入油中，形成高效能的膠體油石墨潤滑劑，另外，細(xì)微的石墨顆粒嵌入摩擦面的凹坑中，使油膜不易破裂，因此摩擦系數(shù)顯著減小，同時(shí)耐磨性提高。實(shí)踐表明，家用電器、紡織機(jī)械、食品機(jī)械、制藥機(jī)械、及農(nóng)業(yè)機(jī)械中的低摩擦、高耐磨、中高速、中高負(fù)荷的潤滑部件，都是金屬含油軸承最適合的應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，具有對(duì)環(huán)境與產(chǎn)品無污染，噪音低，節(jié)能等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于低摩擦、高耐磨、中高速、中高負(fù)荷、長壽命要求的金屬自潤滑復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明的自潤滑復(fù)合材料是在鍍銅鋼背上燒結(jié)自潤滑層，然后浸漬潤滑油。
自潤滑層選用錫青銅作為基體，加入Fe、Ni、P、SiO2、Al與石墨。其中加入Fe既是為了提高自潤滑層的強(qiáng)度與硬度，也是為了降低成本；Ni可以提高材料的機(jī)械性能、耐蝕性和熱穩(wěn)定性；P是錫青銅優(yōu)良的脫氧劑，不僅能提高自潤滑層的耐磨性，而且其強(qiáng)度和硬度也有明顯的增加；SiO2可以增加自潤滑層的耐磨性、高溫強(qiáng)度和抗蝕性；Al可以提高自潤滑層的耐磨性、強(qiáng)度和硬度以及耐蝕性。石墨是一種優(yōu)良的潤滑劑，在摩擦過程中從摩擦表面脫落的石墨顆粒在摩擦副之間形成一層固體潤滑膜，起著減小摩擦，降低磨損的作用；同時(shí)石墨吸油的能力很強(qiáng)，燒結(jié)材料浸油后，細(xì)微的游離石墨混入油中，形成高效能的膠體油石墨潤滑劑；另外，細(xì)微的石墨顆粒嵌入摩擦面的凹坑中，使油膜不易破裂。因此加入石墨潤滑劑后摩擦系數(shù)顯著減小，同時(shí)耐磨性提高。
浸油后的材料可自動(dòng)調(diào)節(jié)供給摩擦區(qū)潤滑油；材料中含有的微孔有利于磨合，而且位于微孔中的潤滑油可在表面形成油膜，在起動(dòng)期間和在摩擦組件的各種工作條件下都能保證邊界潤滑。
一種金屬自潤滑復(fù)合材料，材料是在鍍銅鋼背上燒結(jié)自潤滑層，然后浸漬潤滑油，特征在于自潤滑層重量百分含量組成為錫青銅35～60％，鐵15～40％，鎳5～30％，磷0.2～0.8％，二氧化硅0.2～1％，鋁0.1～0.6％，石墨1～20％。
自潤滑層組分的粒度為錫青銅50～100μm，鐵50～100μm，鎳50～100μm，磷50～100μm，二氧化硅50～100μm，鋁50～100μm，石墨為20～60μm。
本發(fā)明的制備方法包括以下步驟a.按照重量百分含量組成為錫青銅35～60％，鐵15～40％，鎳5～30％，磷0.2～0.8％，二氧化硅0.2～1％，鋁0.1～0.6％，石墨1～20％，稱取物料混合混勻后平鋪在鍍銅鋼背上，厚度1～10mm，通氫氣燒結(jié)到900～1000℃，保溫時(shí)間30～60min，冷卻后取出，在壓力100MPa下冷軋；b.進(jìn)行燒結(jié)，通氫氣保護(hù)，燒結(jié)溫度900～1000℃，保溫時(shí)間30min～60min，冷卻后取出；c.浸漬潤滑油。
金屬自潤滑復(fù)合材料的機(jī)械性能與摩擦磨損特性如表1所列。
表1金屬含油自潤滑復(fù)合材料的物理與機(jī)械性能

注摩擦磨損條件含油處理(浸漬30#機(jī)油)，M-200型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，負(fù)荷P＝200N，速度ν＝0.495m/s，對(duì)偶材料為淬火45#鋼。
由表1可看出，該材料具有優(yōu)異的摩擦磨損性能，按照本發(fā)明的配方和工藝過程制作的實(shí)用部件減摩性與耐磨性優(yōu)良。
本發(fā)明的材料適用于家用電器、紡織機(jī)械、食品機(jī)械、制藥機(jī)械、及農(nóng)業(yè)機(jī)械中的低摩擦、高耐磨、高速、中負(fù)荷的潤滑部件。同時(shí)，具有對(duì)環(huán)境與產(chǎn)品無污染，噪音低，節(jié)能等特點(diǎn)。


圖1為金屬自潤滑復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖。1-為自潤滑層，2-為潤滑油孔，3-為鍍銅鋼背。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例11.按照重量百分含量組成為錫青銅48.5％，鐵28％，鎳20％，磷0.5％，二氧化硅0.6％，鋁0.4％，石墨2％，稱取物料混合混勻后平鋪在鍍銅鋼背上，厚度1～10mm，通氫氣燒結(jié)到900～1000℃，保溫時(shí)間30～60min，冷卻后取出，在壓力100MPa下冷軋；2.進(jìn)行燒結(jié)，通氫氣保護(hù)，燒結(jié)溫度900～1000℃，保溫時(shí)間30min～60min，冷卻后取出；3.浸漬潤滑油。
實(shí)施例2制備方法同實(shí)施例1，自潤滑層重量百分含量組成為錫青銅54％，鐵30％，鎳10％，磷0.6％，二氧化硅0.9％，鋁0.1％，石墨4.4％。
實(shí)施例3制備方法同實(shí)施例1，自潤滑層重量百分含量組成為錫青銅40％，鐵20％，鎳21％，磷0.2％，二氧化硅0.3％，鋁0.5％，石墨18％。
實(shí)施例4制備方法同實(shí)施例1，自潤滑層重量百分含量組成為錫青銅55％，鐵15％，鎳6％，磷0.2％，二氧化硅0.3％，鋁0.5％，石墨13％。
實(shí)施例5制備方法同實(shí)施例1，自潤滑層重量百分含量組成為錫青銅35％，鐵33％，鎳28.4％，磷0.6％，二氧化硅0.9％，鋁0.1％，石墨2％。
權(quán)利要求
1.一種金屬自潤滑復(fù)合材料，材料是在鍍銅鋼背上燒結(jié)自潤滑層，然后浸漬潤滑油，其特征在于自潤滑層重量百分含量組成為錫青銅35～60％，鐵15～40％，鎳5～30％，磷0.2～0.8％，二氧化硅0.2～1％，鋁0.1～0.6％，石墨1～20％。
2.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于自潤滑層組分的粒度為錫青銅50～100μm，鐵50～100μm，鎳50～100μm，磷50～100μm，二氧化硅50～100μm，鋁50～100μm，石墨為20～60μm。
3.如權(quán)利要求1所述材料制備方法，該方法包括以下步驟a.按照重量百分含量組成為錫青銅35～60％，鐵15～40％，鎳5～30％，磷0.2～0.8％，二氧化硅0.2～1％，鋁0.1～0.6％，石墨1～20％，稱取物料混合混勻后平鋪在鍍銅鋼背上，厚度1～10mm，通氫氣燒結(jié)到900～1000℃，保溫時(shí)間30～60min，冷卻后取出，在壓力100MPa下冷軋；b.進(jìn)行燒結(jié)，通氫氣保護(hù)，燒結(jié)溫度900～1000℃，保溫時(shí)間30min～60min，冷卻后取出；c.浸漬潤滑油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有低摩擦、高耐磨、高機(jī)械強(qiáng)度,適合于中高速、中高負(fù)荷、長壽命要求的金屬自潤滑復(fù)合材料及其制備方法。用粉末冶金法在鍍銅鋼背上燒結(jié)一層自潤滑層,然后浸漬潤滑油。金屬自潤滑復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度比鑄造材料還高,甚至可以與結(jié)構(gòu)材料相媲美,同時(shí)具有磨合性好,摩擦系數(shù)小,耐磨性高的摩擦磨損特性。具有對(duì)環(huán)境與產(chǎn)品無污染,噪音低,節(jié)能等特點(diǎn)?？捎糜诩矣秒娖?、紡織機(jī)械、食品機(jī)械、制藥機(jī)械及農(nóng)業(yè)機(jī)械中的低摩擦、高耐磨、中高速、中高負(fù)荷的潤滑部件。
文檔編號(hào)B32B15/01GK1353205SQ0114139
公開日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2001年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月25日
發(fā)明者寧莉萍, 簡令奇, 王齊華, 楊生榮, 王宏剛, 張國強(qiáng), 薛群基 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所, 嘉善中達(dá)軸承有限公司