一種高強(qiáng)減摩無鉛鐵基滑動(dòng)軸承材料及其制備方法與流程

文檔序號(hào)：12873579閱讀：313來源：國(guó)知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>金屬材料;冶金;鑄造;磨削;拋光設(shè)備的制造及處理,應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及一種滑動(dòng)軸承材料，具體地說是一種高強(qiáng)減摩無鉛鐵基滑動(dòng)軸承材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

鐵基粉末冶金材料強(qiáng)度和硬度高、耐磨性能好，已在滑動(dòng)軸承、汽車零件和液壓元件等領(lǐng)域得到廣范應(yīng)用。但隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在一些對(duì)摩擦性能要求較高的場(chǎng)合，鐵基粉末冶金零件常出現(xiàn)摩擦副表面易發(fā)生黏著磨損甚至咬合。為了解決這一問題，利用鉛具有質(zhì)軟、熔點(diǎn)低的特點(diǎn)，將一定質(zhì)量鉛添加至鐵基粉末冶金材料中，使其具有較好的抗粘著、抗咬合效果，含鉛鐵基滑動(dòng)軸承材料得到廣泛應(yīng)用，但同時(shí)鉛也是一種重金屬，對(duì)人體和環(huán)境都有著嚴(yán)重的危害。目前，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家都對(duì)鉛的使用進(jìn)行了嚴(yán)格的限制。fes作為常見的固體自潤(rùn)滑材料，具有較低的剪切強(qiáng)度，可作為固體潤(rùn)滑組元改善鐵基滑動(dòng)軸承材料的減摩、抗粘著特性，目前還未見這方面的專利及其他文獻(xiàn)報(bào)道。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其對(duì)各種設(shè)備和零部件的性能提出了越來越高的要求，但是利用fes作為潤(rùn)滑劑摻入量過少會(huì)使材料的潤(rùn)滑性能不好，摻量過多又會(huì)降低其強(qiáng)度，因此有必要研究在保證固體自潤(rùn)滑材料減摩性能的前提下不斷提高材料的強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高強(qiáng)減摩無鉛鐵基滑動(dòng)軸承材料及其制備方法，所要解決的技術(shù)問題是利用硫化亞鐵取代鐵基軸承材料中作為潤(rùn)滑劑的鉛，利用高能球磨工藝提高硫化亞鐵粉和石墨粉在鐵粉中的均勻彌散分布程度，與鐵基體牢固結(jié)合，解決硫化亞鐵含量較高時(shí)的團(tuán)聚問題以及界面結(jié)合差等問題，消除石墨的偏析現(xiàn)象，提高材料的強(qiáng)度和減摩性能。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的高強(qiáng)減摩無鉛鐵基滑動(dòng)軸承材料，是由質(zhì)量百分比為80～99％的鐵基粉末和1～20％的硫化亞鐵粉末制成；所述鐵基粉末的原料按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為：銅粉5～20％，石墨粉0.5～1.5％，磷鐵粉0.1～1.2％，氫化鈦粉1.5～4.5％，硬脂酸鋅粉0.6～2.0％，余量為還原鐵粉。

本發(fā)明所述的高強(qiáng)減摩無鉛鐵基滑動(dòng)軸承材料的力學(xué)性能為：壓潰強(qiáng)度380～420mpa，硬度60-90hrc。

本發(fā)明所述的所述高強(qiáng)減摩無鉛鐵基粉末冶金材料的致密度為80～85％，含油率15～20％。

本發(fā)明所述的高強(qiáng)減摩無鉛鐵基滑動(dòng)軸承材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)高能球磨：將鐵基粉末的各原料、硫化亞鐵粉末及研磨球加入研磨罐中，高能球磨后，得到機(jī)械合金粉末；

(2)壓制：將所述機(jī)械合金粉末送入壓機(jī)的制品模具中壓制成生坯；

(3)燒結(jié)：將所述生坯放入有氨分解氣氛的粉末冶金燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，得到燒結(jié)試樣；

(4)浸油：將所述燒結(jié)試樣放入加熱的32#機(jī)械油浸油箱中進(jìn)行浸油，即得到高強(qiáng)減摩無鉛鐵基滑動(dòng)軸承材料。

優(yōu)選的，步驟(1)中，高能球磨時(shí)的球料比為5:1～25:1。

優(yōu)選的，步驟(1)中，高能球磨的條件為：球磨時(shí)間2～8h，球磨轉(zhuǎn)速100～350r/min，球磨機(jī)裝料量50～200g/l。

優(yōu)選的，步驟(2)中，壓制成生坯的壓力為550～750mpa。

優(yōu)選的，步驟(3)中，燒結(jié)的條件為：燒結(jié)溫度1080～1200℃，燒結(jié)時(shí)間3～5小時(shí)。

優(yōu)選的，步驟(4)中，32#機(jī)械油浸油的油溫為90～110℃、浸油時(shí)間為20min～80min。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明利用硫化亞鐵自身優(yōu)良的固體自潤(rùn)滑能力取代鐵基軸承中鉛的作用，顯著改善了無鉛鐵基滑動(dòng)軸承材料的摩擦磨損性能，使鐵基滑動(dòng)軸承材料具有良好的潤(rùn)滑特性，拓寬無鉛鐵基軸承材料在復(fù)雜工況下的應(yīng)用，符合綠色、環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)。

2、本發(fā)明采用高能球磨工藝對(duì)粉末冶金制取的固體自潤(rùn)滑材料進(jìn)行預(yù)處理，即采用高能球磨工藝使硫化亞鐵與鐵基粉末發(fā)生機(jī)械合金化，提高了硫化亞鐵和鐵合金基體的界面結(jié)合能力，提高硫化亞鐵粉在鐵粉中的均勻彌散分布程度，同時(shí)解決了硫化亞鐵含量高時(shí)的易團(tuán)聚問題，消除了硫化亞鐵的偏析現(xiàn)象，使材料的力學(xué)性能相比傳統(tǒng)的鐵鉛材料得到了明顯的改善，同時(shí)保證了較好的減摩、抗粘著性能。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，下述實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

下述實(shí)施例中所使用實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下列實(shí)施例中所用試劑、材料等如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。

下列實(shí)施例中所用硫化亞鐵粉為65目硫化亞鐵粉，純度為90％，其它為fe、s、o。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的高強(qiáng)減摩無鉛鐵基滑動(dòng)軸承材料由質(zhì)量百分比97％的鐵基粉末和3％的硫化亞鐵粉末制成；其中鐵基粉末的原料按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為：還原鐵粉46.76g(80.35％)，銅粉8.73g(15％)，石墨粉0.38g(0.65％)，磷鐵粉0.47g(0.8％)，氫化鈦粉1.16g(2％)，硬脂酸鋅粉0.70g(1.2％)。

本實(shí)施例的高強(qiáng)減摩無鉛鐵基滑動(dòng)軸承材料按如下步驟制備：

1、按照質(zhì)量百分比，稱取鐵基粉末的各原料和硫化亞鐵，共計(jì)60g，放入容積為200ml的研磨罐中，加入不銹鋼研磨球(大球250g，小球350g)，抽真空，填充高純氬氣，轉(zhuǎn)速250r/min，球磨時(shí)間5h。球磨完畢停機(jī)自然冷卻，得到機(jī)械合金粉末。

2、將步驟1所得的機(jī)械合金粉末送入壓機(jī)的制品模具中，壓力為700mpa的條件下，壓制制成試樣大小為4.45cm³、密度為6.6g/cm³的圓片生坯

3、將步驟2所得的生坯放入利用氨分解氣氛保護(hù)的粉末冶金燒結(jié)爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1100℃、燒結(jié)時(shí)間為4小時(shí)，得到燒結(jié)試樣。

4、將步驟3所得的燒結(jié)試樣放入加熱的32#機(jī)械油浸油箱中進(jìn)行浸油，油溫為100℃、浸油時(shí)間為40min，即得到高強(qiáng)減摩無鉛鐵基滑動(dòng)軸承材料試樣。

將本實(shí)施例所得試樣進(jìn)行力學(xué)性能和摩擦磨損性能檢測(cè)。將所得試樣用hdm-10型端面摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行油潤(rùn)滑實(shí)驗(yàn)，潤(rùn)滑油為32#機(jī)械油；上試樣材料是硬度為52hrc的40cr，轉(zhuǎn)速設(shè)置為735r/min，初始載荷800n，以每10分鐘400n速度逐級(jí)加載，40分鐘后結(jié)束。