一種Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復(fù)合高溫潤(rùn)滑層材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于高溫自潤(rùn)滑材料領(lǐng)域，具體涉及一種Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復(fù)合高溫潤(rùn)滑層材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)高溫自潤(rùn)滑材料制備過(guò)程中，固體潤(rùn)滑劑通常作為組元和基體耐磨組分一起混合制備形成自潤(rùn)滑復(fù)合材料。由于復(fù)合材料中潤(rùn)滑劑相對(duì)基體材料的割裂作用，導(dǎo)致復(fù)合材料的強(qiáng)度、耐磨性能與其高溫潤(rùn)滑性能相互制約。
[0003]專利號(hào)為200410060662.4的發(fā)明專利《一種高溫自補(bǔ)償潤(rùn)滑耐磨材料及其制備方法》，首先采用粉末冶金方法制備出具有汗腺式微孔結(jié)構(gòu)的金屬陶瓷燒結(jié)體，然后將固體潤(rùn)滑劑粒子體復(fù)合在汗腺式微孔結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行二次燒結(jié)，制成高溫自補(bǔ)償潤(rùn)滑耐磨材料。但是為了獲得較好在高溫潤(rùn)滑性能，二次燒結(jié)加入的潤(rùn)滑劑通常以鉛為主要潤(rùn)滑組分，從而難以滿足越來(lái)越嚴(yán)格地環(huán)保要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復(fù)合高溫潤(rùn)滑層材料及其制備方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復(fù)合高溫潤(rùn)滑層材料，由Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金和多孔高速鋼金屬陶瓷基體再?gòu)?fù)合助滲劑的作用下熔滲制備而成，所述多孔高速鋼金屬陶瓷基體具有連通孔隙結(jié)構(gòu)，所述Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金存在于所述多孔高速鋼金屬陶瓷基體的連通孔隙中。
[0007]上述方案中，所述多孔高速鋼金屬陶瓷基體的孔隙率為12%?20%。
[0008]上述方案中，所述Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金在所述多孔高速鋼金屬陶瓷基體的連通孔隙中呈梯度分布。
[0009]上述方案中，所述Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金的各組分按質(zhì)量百分比計(jì)為:Ag 30?40%，Sn 35?45%，Cu 20?25%。
[0010]上述方案中，所述復(fù)合助滲劑的各組分按質(zhì)量百分比計(jì)為:B20375?85wt% ,BaF2/CaF2共晶體15?25wt%。
[0011]上述Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復(fù)合高溫潤(rùn)滑層材料的制備方法，包括如下步驟:
[0012](I)制備Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金:取銀粉、錫粉、銅粉，按比例混合后熔煉成塊；
[0013](2)將多孔高速鋼金屬陶瓷基體、Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金依次放入坩禍中，上面覆蓋復(fù)合助滲劑粉末；
[0014](3)將坩禍置于高頻感應(yīng)加熱熔滲爐中，抽真空，然后采用高頻感應(yīng)加熱使Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金和復(fù)合助滲劑完全熔化后，通入高壓氮?dú)猓３指邷馗邏阂欢螘r(shí)間，在復(fù)合助滲劑的作用下，Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金熔滲到多孔高速鋼金屬陶瓷基體的連通孔隙中，得到Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復(fù)合高溫潤(rùn)滑層材料。
[0015]上述方案中，所述高頻感應(yīng)加熱為:加熱60?120s使熔滲爐內(nèi)溫度達(dá)到650°C?800。。。
[0016]上述方案中，所述高溫高壓的壓力為0.2MPa?0.5MPa，溫度為650°C?800°C ；所述保持高溫高壓的時(shí)間為20?30min。
[0017]本發(fā)明中，復(fù)合助滲劑熔滲后會(huì)有部分殘留在多孔高速鋼金屬陶瓷基體的連通孔隙中，復(fù)合助滲劑中的組分BaF2/CaF2本身具有優(yōu)良的高溫潤(rùn)滑性能，與Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金中的主要潤(rùn)滑元素Ag可以形成協(xié)同潤(rùn)滑作用;此外，在Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金中的Sn、Cu組分及復(fù)合助滲劑的協(xié)同作用，使得Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金具有良好的熔滲特性和潤(rùn)滑性能。本發(fā)明采用高頻感應(yīng)加熱熔滲方法，由于高頻感應(yīng)加熱方法具有梯度溫度的特性，使Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金在基體孔隙中的擴(kuò)散速率呈梯度變化，從而形成潤(rùn)滑組分呈梯度分布的內(nèi)梯度潤(rùn)滑層;實(shí)現(xiàn)了潤(rùn)滑劑在摩擦過(guò)程中，向摩擦表面有序析出，在摩擦表面形成高溫潤(rùn)滑膜。
[0018]本發(fā)明的有益效果如下:(I)本發(fā)明所述Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金具有較低熔滲溫度和良好潤(rùn)滑性能，同時(shí)，因?yàn)锳g-Sn-Cu潤(rùn)滑合金組分在基體孔隙中呈梯度分布，在摩擦過(guò)程中，可實(shí)現(xiàn)向摩擦表面有序析出；(2)本發(fā)明中，復(fù)合助滲劑中的組分BaF2/CaF2與Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金中的主要潤(rùn)滑元素Ag形成協(xié)同潤(rùn)滑作用，使得Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復(fù)合高溫潤(rùn)滑層材料具有優(yōu)異的高溫自潤(rùn)滑性能，高溫摩擦系數(shù)低，且強(qiáng)度高，耐磨性好；同時(shí)，成分中不含鉛，和傳統(tǒng)含鉛高溫自潤(rùn)滑材料相比，具有顯著的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1中，(a)為本發(fā)明所述Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復(fù)合高溫潤(rùn)滑層材料橫切面的顯微電鏡圖，(b)為本發(fā)明所述Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復(fù)合高溫潤(rùn)滑層材料沿深度方向(圖片中從上到下對(duì)應(yīng)的是材料從表層向內(nèi)層的深度方向)Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金的分布圖。
[0020]圖2為本發(fā)明所述Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復(fù)合高溫潤(rùn)滑層材料橫切面的結(jié)構(gòu)示意圖，其中I為Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金，2為多孔高速鋼金屬陶瓷基體，3為多孔高速鋼金屬陶瓷基體的連通孔隙，4為內(nèi)梯度潤(rùn)滑層。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例1
[0023]—種Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復(fù)合高溫潤(rùn)滑層材料，通過(guò)如下方法制備得到:
[0024](I)制備Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金:取銀粉30份，錫粉45份，銅粉25份，混合后熔煉成塊；
[0025](2)將多孔高速鋼金屬陶瓷基體、Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金依次放入坩禍中，上面覆蓋復(fù)合助滲劑粉末;所述多孔高速鋼金屬陶瓷基體具有連通孔隙結(jié)構(gòu)，其孔隙率為12%;所述復(fù)合助滲劑的各組分按質(zhì)量百分比計(jì)為:B20380wt%，BaF2/CaF2共晶體20wt% ;
[0026](3)將坩禍置于高頻感應(yīng)加熱熔滲爐中，抽真空，然后采用高頻感應(yīng)加熱90s內(nèi)使熔滲爐內(nèi)溫度達(dá)到650°C，使Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金和復(fù)合助滲劑完全熔化后，通入高壓氮?dú)馐谷蹪B爐內(nèi)壓力達(dá)到0.3Mpa，保持高溫高壓(650°C，0.3Mpa)20min，在復(fù)合助滲劑的作用下，Ag-Sn-Cu潤(rùn)滑合金熔滲到多孔高速鋼金屬陶瓷基體的連通孔隙中，得到Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復(fù)合高溫潤(rùn)滑層材料。
[0027]實(shí)施例2
[0028]—種Ag-Sn-C