CN101898245A - 碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺 - Google Patents

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林育阳
杨聪斌
王留勇
仝晓楠
宋晓波
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Abstract

碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺，包括以下步骤：第一步：将雾化Cu-Sn10粉末、天然鳞片石墨粉末、镀附铜短碳纤维、硬脂酸锌和0.05％的20号工业用机油，进行配混；第二步：在混料桶中，每次添加第一步中所述比例的混合粉末100Kg，搅拌再经-80目筛网过筛，在压机上压制，实现轴承基体毛坯成型；第三步：将成型的轴承毛坯在保护气氛下放置在氮化硅垫板上烧结，第四步：采用高温含油轴承专用油在真空条件下完全浸润冷却出炉的轴承毛坯，最后经过模具进行全整形，本发明制备的轴承使用最高温度300℃，耐磨性均比普通粉末冶金轴承高。

Description

碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种轴承的生产工艺，特别涉及碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺。
背景技术
粉末冶金铜基含油轴承是现在常用，并且公认为减磨性能高、耐蚀性好的轴承，但其工作温度只能在-60～+120℃范围内，所以只能应用在家电、汽车、摩托车、仪表等行业，而对于使用温度高、要求耐磨性能好，导电导热优良等的航空航天及电子工业领域，现有的粉末冶金铜基含油轴承就无法实现了。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺，利用短碳纤维铜基复合材料与锡青铜粉末经过冷压烧结成型，生产出耐高温、抗磨损的碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺，包括以下步骤：
第一步：将占原料总重量90.35％-96.35％的-100目雾化Cu-Sn10粉末、1％的-325目的天然鳞片石墨粉末、2％-8％的镀附铜短碳纤维、0.6％的-325目硬脂酸锌和0.05％的20号工业用机油，进行配混；
第二步：在“Y”型混料桶中，每次添加第一步中所述比例的混合粉末100Kg，搅拌混料时间2.5小时，混合完毕，经-80目筛网过筛，根据设计要求在60T压机上10T-15T压制，实现轴承基体毛坯成型，基体毛坯密度6.2-6.4g/cm3；
第三步：将成型的轴承毛坯放置在氮化硅垫板上烧结，在保护气氛下，先进入预烧结区400℃--450℃温度下烧结30-40分钟，再进入高温区820--850℃温度下烧结30-40分钟，冷却出炉，所述的保护气氛为体积为60％的液氮气体和40％的氨分解气体的混合气体；
第四步：采用牌号为KR-152的高温含油轴承专用油在真空条件下完全浸润冷却出炉的轴承毛坯，最后经过模具进行全整形。
按照本发明的工艺生产的碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承，具有以下特点：使用最高温度300℃，含油率10-25％之间，摩擦系数0.02-0.04，硬度HB50-100、压溃强度220-430MPa、导热率80-100W/mK、耐磨性均比普通粉末冶金含油轴承高。
具体实施方式
实施例一
本实施例的生产工艺是这样实现的，包括以下步骤：
碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺，包括以下步骤：
第一步：将占原料总重量90.35％的-100目雾化Cu-Sn10粉末、1％的-325目的天然鳞片石墨粉末、8％的镀附铜短碳纤维、0.6％的-325目硬脂酸锌和0.05％的20号工业用机油，进行配混；
第二步：在“Y”型混料桶中，每次添加第一步中所述比例的混合粉末100Kg，搅拌混料时间2.5小时，混合完毕，经-80目筛网过筛，根据设计要求在60T压机上15T压制，实现轴承基体毛坯成型，基体毛坯密度6.2g/cm3；
第三步：将成型的轴承毛坯放置在氮化硅垫板上烧结，在保护气氛下，先进入预烧结区450℃温度下烧结40分钟，再进入高温区850℃温度下烧结40分钟，冷却出炉，所述的保护气氛为体积为60％的液氮气体和40％的氨分解气体的混合气体；
第四步：采用牌号为KR-152的高温含油轴承专用油在真空条件下完全浸润冷却出炉的轴承毛坯，最后经过模具进行全整形。
测试评价本实施例结果，使用温度达300℃，含油率12％之间，摩擦系数0.03，硬度HB100、压溃强度430MPa、导热率100W/mK。
实施例二
本实施例的生产工艺是这样实现的，包括以下步骤：
碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺，包括以下步骤：
第一步：将占原料总重量96.35％的-100目雾化Cu-Sn10粉末、1％的-325目的天然鳞片石墨粉末、2％的镀附铜短碳纤维、0.6％的-325目硬脂酸锌和0.05％的20号工业用机油，进行配混；
第二步：在“Y”型混料桶中，每次添加第一步中所述比例的混合粉末100Kg，搅拌混料时间2.5小时，混合完毕，经-80目筛网过筛，根据设计要求在60T压机上10T压制，实现轴承基体毛坯成型，基体毛坯密度6.4g/cm3；
第三步：将成型的轴承毛坯放置在氮化硅垫板上烧结，在保护气氛下，先进入预烧结区400℃温度下烧结30分钟，再进入高温区820℃温度下烧结30分钟，冷却出炉，所述的保护气氛为体积为60％的液氮气体和40％的氨分解气体的混合气体；
第四步：采用牌号为KR-152的高温含油轴承专用油在真空条件下完全浸润冷却出炉的轴承毛坯，最后经过模具进行全整形。
测试评价本实施例结果，使用最高温度达180℃，含油率15％之间，摩擦系数0.03，硬度HB80、压溃强度280MPa、导热率80W/mK。
实施例三
本实施例的生产工艺是这样实现的，包括以下步骤：
碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺，包括以下步骤：
第一步：将占原料总重量94.35％的-100目雾化Cu-Sn10粉末、1％的-325目的天然鳞片石墨粉末、4％的镀附铜短碳纤维、0.6％的-325目硬脂酸锌和0.05％的20号工业用机油，进行配混；
第二步：在“Y”型混料桶中，每次添加第一步中所述比例的混合粉末100Kg，搅拌混料时间2.5小时，混合完毕，经-80目筛网过筛，根据设计要求在60T压机上13T压制，实现轴承基体毛坯成型，基体毛坯密度6.35g/cm3；
第三步：将成型的轴承毛坯放置在氮化硅垫板上烧结，在保护气氛下，先进入预烧结区430℃温度下烧结35分钟，再进入高温区830℃温度下烧结35分钟，冷却出炉，所述的保护气氛为体积为60％的液氮气体和40％的氨分解气体的混合气体；
第四步：采用牌号为KR-152的高温含油轴承专用油在真空条件下完全浸润冷却出炉的轴承毛坯，最后经过模具进行全整形。
测试评价本实施例结果，使用温度达260℃，含油率18％之间，摩擦系数0.03，硬度HB90、压溃强度380MPa、导热率96W/mK。
综合评价三项实例结果，均能够满足产品技术要求。但从综合性能指标及生产实际来考虑，第三种实例方案效果最佳。

Claims (4)

1.碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺，其特正在于，包括以下步骤：第一步：将占原料总重量90.35％-96.35％的-100目雾化Cu-Sn10粉末、1％的-325目的天然鳞片石墨粉末、2％-8％的镀附铜短碳纤维、0.6％的-325目硬脂酸锌和0.05％的20号工业用机油，进行配混；第二步：在“Y”型混料桶中，每次添加第一步中所述比例的混合粉末100Kg，搅拌混料时间2.5小时，混合完毕，经-80目筛网过筛，根据设计要求在60T压机上10T-15T压制，实现轴承基体毛坯成型，基体毛坯密度6.2-6.4g/cm3；第三步：将成型的轴承毛坯放置在氮化硅垫板上烧结，在保护气氛下，先进入预烧结区400℃--450℃温度下烧结30-40分钟，再进入高温区820--850℃温度下烧结30-40分钟，冷却出炉，所述的保护气氛为体积为60％的液氮气体和40％的氨分解气体的混合气体；第四步：采用牌号为KR-152的高温含油轴承专用油在真空条件下完全浸润冷却出炉的轴承毛坯，最后经过模具进行全整形。
2.根据权利要求1所述的碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺，其特正在于，包括以下步骤：第一步：将占原料总重量90.35％的-100目雾化Cu-Sn10粉末、1％的-325目的天然鳞片石墨粉末、8％的镀附铜短碳纤维、0.6％的-325目硬脂酸锌和0.05％的20号工业用机油，进行配混；第二步：在“Y”型混料桶中，每次添加第一步中所述比例的混合粉末100Kg，搅拌混料时间2.5小时，混合完毕，经-80目筛网过筛，根据设计要求在60T压机上15T压制，实现轴承基体毛坯成型，基体毛坯密度6.2g/cm3；第三步：将成型的轴承毛坯放置在氮化硅垫板上烧结，在保护气氛下，先进入预烧结区450℃温度下烧结40分钟，再进入高温区850℃温度下烧结40分钟，冷却出炉，所述的保护气氛为体积为60％的液氮气体和40％的氨分解气体的混合气体；第四步：采用牌号为KR-152的高温含油轴承专用油在真空条件下完全浸润冷却出炉的轴承毛坯，最后经过模具进行全整形。
3.根据权利要求1所述的碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺，其特正在于，包括以下步骤：第一步：将占原料总重量96.35％的-100目雾化Cu-Sn10粉末、1％的-325目的天然鳞片石墨粉末、2％的镀附铜短碳纤维、0.6％的-325目硬脂酸锌和0.05％的20号工业用机油，进行配混；第二步：在“Y”型混料桶中，每次添加第一步中所述比例的混合粉末100Kg，搅拌混料时间2.5小时，混合完毕，经-80目筛网过筛，根据设计要求在60T压机上10T压制，实现轴承基体毛坯成型，基体毛坯密度6.4g/cm3；第三步：将成型的轴承毛坯放置在氮化硅垫板上烧结，在保护气氛下，先进入预烧结区400℃温度下烧结30分钟，再进入高温区820℃温度下烧结30分钟，冷却出炉，所述的保护气氛为体积为60％的液氮气体和40％的氨分解气体的混合气体；第四步：采用牌号为KR-152的高温含油轴承专用油在真空条件下完全浸润冷却出炉的轴承毛坯，最后经过模具进行全整形。
4.根据权利要求1所述的碳纤维铜基复合材料粉末冶金轴承的生产工艺，其特正在于，包括以下步骤：第一步：将占原料总重量94.35％的-100目雾化Cu-Sn10粉末、1％的-325目的天然鳞片石墨粉末、4％的镀附铜短碳纤维、0.6％的-325目硬脂酸锌和0.05％的20号工业用机油，进行配混；第二步：在“Y”型混料桶中，每次添加第一步中所述比例的混合粉末100Kg，搅拌混料时间2.5小时，混合完毕，经-80目筛网过筛，根据设计要求在60T压机上13T压制，实现轴承基体毛坯成型，基体毛坯密度6.35g/cm3；第三步：将成型的轴承毛坯放置在氮化硅垫板上烧结，在保护气氛下，先进入预烧结区430℃温度下烧结35分钟，再进入高温区830℃温度下烧结35分钟，冷却出炉，所述的保护气氛为体积为60％的液氮气体和40％的氨分解气体的混合气体；第四步：采用牌号为KR-152的高温含油轴承专用油在真空条件下完全浸润冷却出炉的轴承毛坯，最后经过模具进行全整形。
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