專利名稱：銅基高溫自潤滑復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自潤滑復(fù)合材料，具體是一種銅基高溫自潤滑復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
銅基粉末冶金含油軸承和銅基合金軸瓦，其潤滑劑多為各種潤滑油脂，當(dāng)溫度超過350℃時，特別是在500℃時，因潤滑油脂分解基體強(qiáng)度下降，導(dǎo)致材料摩擦系數(shù)增大，耐磨性降低，磨損急驟加大而失效。至今尚未見到能在500℃時工作的銅基自潤滑材料的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能在500℃時正常工作的銅基自潤滑復(fù)合材料。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明所述的銅基高溫自潤滑復(fù)合材料，其特點是復(fù)合材料的基體為銅合金，自潤滑組元為石墨，化學(xué)成份重量百分比為Ni5-15+C5-15+Sn4-8+Zn4-8+Pb2-5+M00.5-3+Fe1-3+Cu余量。
本發(fā)明所述的銅基高溫自潤滑復(fù)合材料整體密度為6.8-7.5g/cm3。
本發(fā)明所述的銅基高溫自潤滑復(fù)合材料，其中的碳是由石墨和碳纖維組成的；碳纖維占總體積百分比為0.5-1％，直徑為5-10μm，長度為1-3mm。
本發(fā)明所述的銅基高溫自潤滑復(fù)合材料，其中石墨和碳纖維的表面采用復(fù)合鍍層；復(fù)合鍍?yōu)殂~+鎳或銅+鐵。
本發(fā)明采用銅粉或預(yù)合金銅粉加入所需合金元素和表面經(jīng)過化學(xué)鍍的石墨粉和碳纖維，經(jīng)混料、壓制、燒結(jié)，制成所需材料。
關(guān)于銅基體合金化設(shè)計本發(fā)明在銅基體中添加錫、鋅等合金元素起固溶強(qiáng)化作用，加入鎳、鉬、鐵等高溫合金元素，提高材料耐熱性能，加入高強(qiáng)度碳纖維，使基體進(jìn)一步增強(qiáng)增韌，從而提高基體的熱變形溫度。由于潤滑組元石墨和碳纖維與銅基體不相容，界面結(jié)合強(qiáng)度低，因此采用化學(xué)鍍在石墨和碳纖維表面先鍍上銅層，再施鍍鎳層或鐵層，形成復(fù)合鍍層，該鍍層亦稱為鍍膜；在燒結(jié)過程中，鍍膜與銅基體通過擴(kuò)散、固溶、反應(yīng)來提高界面結(jié)合強(qiáng)度，從而提高復(fù)合材料的高溫力學(xué)性能。
主要技術(shù)參數(shù)

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明使銅基自潤滑材料的最高使用溫度由原先350℃提高到500℃。
2、本發(fā)明具有抗氧化，耐腐蝕與高溫耐磨損等特性，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要用于200-500℃范圍的軸承和導(dǎo)套，如用于食品加熱機(jī)械上的軸承和滑塊，工程機(jī)械高壓泵側(cè)板，用于鋁壓鑄機(jī)和注塑機(jī)上的導(dǎo)套，用于鋼廠軋機(jī)上的軋輥軸承套，鋼包吊耳軸承，以及鐵路機(jī)車和汽車發(fā)動機(jī)上耐溫承載襯套等。
3、本發(fā)明成本低經(jīng)濟(jì)效益高該材料市場前景十分看好，稅后利潤為30-40％。
附圖
為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施例方式采用銅粉或預(yù)合金銅粉加入所需合金元素和表面經(jīng)過化學(xué)鍍的石墨粉和碳纖維，經(jīng)混料、壓制、燒結(jié)，制成所需材料，工藝流程參見附圖。
實施例1用6-6-3錫青銅預(yù)合金粉，加入-200目的鎳粉、鉬粉、鐵粉和經(jīng)過表面復(fù)合鍍的石墨粉和碳纖維。石墨粉為鱗片狀天然石墨粉，碳纖維直徑為5-10μm，長度為1-3mm。石墨粉和碳纖維用化學(xué)鍍，先鍍銅層，后鍍鎳層，形成Cu+Ni的復(fù)合鍍層。具體化學(xué)成份見表1。
表1

將上述原料裝入“V”型混料機(jī)中混合2小時。
把混合好的料裝入鋼制模具中，在液壓機(jī)上單位壓制壓力為600MPa，壓制成所需形狀的壓坯，將壓坯放入氨分解保護(hù)氣氛中，燒結(jié)溫度880℃，保溫60分鐘。復(fù)合材料的力學(xué)性能見表2，摩擦磨損性能見表3。
表2

表3復(fù)合材料的摩擦磨損性能

μ為摩擦系數(shù)，w為磨損體積(10-11m3)摩擦系數(shù)在MG-200高速高溫摩擦磨損試驗機(jī)進(jìn)行。
磨損試驗采用大越式高溫摩擦磨損試驗機(jī)進(jìn)行，試驗條件為干摩擦磨損狀況，對磨材料為Cr12鋼，試驗溫度從室溫到500℃，摩擦線速度0.51m/s、載荷2.6Kg，每次磨損試驗行程為600m。
實施例2用5-5-5錫青銅預(yù)合金粉，加入-200目的鎳粉、鉬粉、鐵粉和經(jīng)過表面復(fù)合鍍的石墨粉和碳纖維。石墨粉為鱗片狀無燃石墨粉，碳纖維直徑為5-10μm，長度為1-3mm。石墨粉和碳纖維用化學(xué)鍍，先鍍銅層，后鍍鎳層，形成Cu+Fe的復(fù)合鍍層。具體化學(xué)成份見表4。
表4

將上述原料裝入“V”型混料機(jī)中混合2小時。把混合好的料裝入鋼制模具中，在液壓機(jī)上單位壓制壓力為600MPa，壓制成所需形狀的壓坯，將壓坯放入氨分解保護(hù)氣氛中，燒結(jié)溫度850℃，保溫60分鐘，再經(jīng)復(fù)壓復(fù)燒。復(fù)合材料的力學(xué)性能見表5，摩擦磨損性能見表6。
*購自Albright & Wilson。
加熱該混合物至70℃，連續(xù)攪拌直到其具有膏狀的稠度。冷卻使固化至即用型。
然后，為制品制備包括代表性組合物的代表性調(diào)理組分。

<p>表9復(fù)合材料的摩擦磨損性能

實施例4用100目電解銅粉，加入-200目的鎳粉、鉬粉、鐵粉鋅粉、錫粉、鉛粉和經(jīng)過表面復(fù)合鍍的石墨粉和碳纖維。石墨粉為鱗片狀天然石墨粉，碳纖維直徑為5-10μm，長度為1-3mm。石墨粉和碳纖維用化學(xué)鍍，先鍍銅層，后鍍鎳層，形成Cu+Ni的復(fù)合鍍層。具體化學(xué)成份見表10。
表10

將上述原料裝入“V”型混料機(jī)中混合2小時。把混合好的料裝入鋼制模具中，在液壓機(jī)上單位壓制壓力為600MPa，壓制成所需形狀的壓坯，將壓坯放入氨分解保護(hù)氣氛中，燒結(jié)溫度880℃，保溫60分鐘。復(fù)合材料的力學(xué)性能見表11，復(fù)合材料的摩擦磨損性能表12。
表11

表12復(fù)合材料的摩擦磨損性能

實施例5用4-4-2錫青銅預(yù)合金粉，加入-200目的鎳粉、鉬粉、鐵粉和經(jīng)過表面復(fù)合鍍的<p>表13

權(quán)利要求
1.一種銅基高溫自潤滑復(fù)合材料，其特征在于復(fù)合材料的基體為銅合金，自潤滑組元為石墨，其化學(xué)成份重量百分比％為Ni5-15+C5-15+Sn4-8+Zn4-8+Pb2-5+Mo0.5-3+Fe1-3+Cu余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于復(fù)合材料的整體密度為6.8-7.5g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于復(fù)合材料中的碳是由石墨和碳纖維組成的；碳纖維占總體積百分比為0.5-1％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料，其特征是所述碳纖維的直徑為5-10μm，長度為1-3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料，其特征是所述石墨和碳纖維表面采用復(fù)合鍍層；復(fù)合鍍層為銅+鎳或銅+鐵。
全文摘要
一種銅基高溫自潤滑復(fù)合材料，其特征在于復(fù)合材料的基體為銅合金，自潤滑組元為石墨，其化學(xué)成分重量百分比％為Ni 5－15+ C 5－15+Sn 4－8+Zn 4－8+Pb 2－5+M
文檔編號C22C9/00GK1641237SQ20041001390
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月12日
發(fā)明者徐偉, 孟凡紀(jì) 申請人:合肥波林新材料有限公司