CN101468394A - 用于高真空下的金属基耐高温自润滑材料的制备方法 - Google Patents

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杨丽君
王齐华
王廷梅
宁莉萍
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Abstract

本发明公开了一种用于高真空下的金属基耐高温自润滑材料的制备方法。用本发明制备的材料是由承压层和自润滑层组成，承压层主要起承载作用，自润滑层起润滑作用，两者有机结合，同时满足耐高真空，耐高温、高机械强度和良好的自润滑性能。

Description

用于高真空下的金属基耐高温自润滑材料的制备方法
技术领域
本发明是关于一种用于高真空下的金属基耐高温自润滑材料的制备方法。
背景技术
等离子发生装置和真空烧结等装置，长期处于高真空高温环境下，金属构件由于热膨胀必然会在接触面产生相对滑移的趋势。在高真空条件下，光洁的金属接触面相互吸附，相对滑动产生的摩擦力非常高，阻碍相对滑移，导致金属构件本身承受大部分热膨胀产生的力，这些力主要表现为金属构件互相施与的压力和扭力。金属构件在压力和扭力构成的交变载荷的作用下长期使用会造成材料疲劳失效。如能在金属构件之间加入自润滑材料可以减小金属构件相对滑移所需的力，使金属构件接触面产生微滑移，当金属构件之间产生相对滑移量足够时即可消除热膨胀产生的力，从而减小金属构件自身受力，延长使用寿命。但现有的自润滑材料大多都耐受不了这种高真空和高温条件，因此，内部大型支撑构件的失效问题是制约大型等离子发生装置和真空烧结装置发展的一个重要因素。等离子发生装置和真空烧结装置的内部使用温度大于400℃，且金属支撑构件承受很大压力，自润滑材料必须具备高机械强度、良好的真空润滑性能以及耐高温等特点。国内现有的金属自润滑材料存在三个问题：一是高温下的润滑性能不够，二是高真空下不具备润滑性能，三是强度不够。国内现有相关专利有：99126582.3锡青铜基自润滑复合材料，01141397.2金属自润滑复合材料，01141398.0一种金属自润滑复合材料，99224462.5双金属自润滑轴承。这些材料均不涉及真空条件下的自润滑性能。本发明方法制备的金属基耐高温自润滑材料在真空(5×10-3Pa～5×10-1Pa)高温(-100～700℃)条件下具有良好的润滑性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高真空下的金属基耐高温自润滑材料的制备方法。
本发明的目的通过如下措施来实现：
一种用于高真空下的金属基耐高温自润滑材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)选用镀铜钢板，镀层厚度5～10μm；
(2)称取自润滑层物料混合均匀，所述自润滑层物料中含有青铜粉60～90％、固体润滑剂3～12％、PbO 3～10％、银粉0.1～10％、镉粉0.1～10％，以质量百分含量计，其中固体润滑剂选自MoS2、石墨中的一种或两种；
(3)将混合均匀的自润滑层物料铺在镀铜钢板上，铺粉厚度2～5mm；
(4)在氢气气氛中烧结，温度700～900℃；
(5)100MPa压力下冷轧；
(6)在氢气气氛中烧结，温度600～800℃。
自润滑层物料各组分的粒度为青铜粉20～40μm，MoS2 5～20μm，石墨5～20μm，氧化铅、银粉及镉粉均为试剂级。
用该方法制备的材料是由承压层和自润滑层组成，承压层主要起承载作用，自润滑层起润滑作用，两者有机结合，同时满足耐高真空，耐高温、高机械强度和良好的自润滑性能。
本发明选用MoS2+石墨的组合是由于MoS2在真空条件下具有优秀的摩擦学性能，石墨在高温条件下的自润滑性能良好。选用银粉及镉粉是因为它们都是软金属润滑剂具有降低材料微观剪切力的作用，在高温下还可与其他金属元素生成合金，起到协同润滑的作用。
本发明的特点在于所制备的自润滑材料在真空条件下使用温度不大于700℃时，具有良好的润滑性能和机械性能，可以通过使接触面产生微滑移的方法解决高真空、高温条件下大型支撑构件易失效的问题。
通过本发明制备的材料主要性能指标如下：
1.使用温度：-100～700℃
2.表面硬度(HB)：≥40
3.真空摩擦系数(5×10-1Pa)：0.15～0.18
4.真空摩擦系数(5×10-3Pa)：0.13～0.15
5.大气下摩擦系数：0.26～0.3
本发明制备的材料可加工为滑片，导轨，轴套等使用在真空条件下，减小高真空、高温条件下金属构件的受力，延长金属构件使用寿命，为真空高温条件下的科研和生产提供了技术支持。
具体实施方式
实施例1
自润滑层配方为：青铜粉72％，PbO 8％，MoS2 5.6％，银粉5％，镉粉9.4％制备工艺如下：
(1)选用镀铜钢板，镀层厚度5～10μm；
(2)按比例称取自润滑层物料混料均匀。
(3)将混好的自润滑层粉料铺在镀铜钢板上，铺粉厚度3mm；
(4)在氢气气氛中烧结，温度750℃；
(5)100MPa压力下冷轧；
(6)在氢气气氛中烧结，温度700℃。
实施例2
自润滑层配方为：青铜粉86％，PbO 3.2％，银粉2％，镉粉4.8％，石墨4％；
制备工艺如下：
(1)选用镀铜钢板，镀层厚度5～10μm；
(2)按比例称取自润滑层物料混料均匀。
(3)将混好的自润滑层粉料铺在镀铜钢板上，铺粉厚度2.5mm；
(4)在氢气气氛中烧结，温度720℃；
(5)100MPa压力下冷轧；
(6)在氢气气氛中烧结，温度670℃。
实施例3
自润滑层配方为：青铜粉80％，PbO 6％，银粉2.8％，镉粉3.4％，MoS2 3.8％，石墨4％；
制备工艺如下：
(1)选用镀铜钢板，镀层厚度5～10μm；
(2)按比例称取自润滑层物料混料均匀。
(3)将混好的自润滑层粉料铺在镀铜钢板上，铺粉厚度4mm；
(4)在氢气气氛中烧结，温度800℃；
(5)100MPa压力下冷轧；
(6)在氢气气氛中烧结，温度750℃。

Claims (1)

1、一种用于高真空下的金属基耐高温自润滑材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)选用镀铜钢板，镀层厚度5～10μm；
(2)称取自润滑层物料混合均匀，所述自润滑层物料中含有青铜粉60～90％、固体润滑剂3～12％、PbO 3～10％、银粉0.1～10％、镉粉0.1～10％，以质量百分含量计，其中固体润滑剂选自MoS2、石墨中的一种或两种；
(3)将混合均匀的自润滑层物料平铺在镀铜钢板上，铺粉厚度2～5mm；
(4)在氢气气氛中烧结，温度700～900℃；
(5)100MPa压力下冷轧；
(6)在氢气气氛中烧结，温度600～800℃。
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