CN102061422A - 自润滑铁/硫化钼硫化亚铁复相耐磨材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属基固体自润滑复相材料的制备方法。它以铁、硫铁合金、钼铁合金为原料，通过合金配置，熔铸后，在适当温度条件下进行热处理，原位生成具有自润滑功能的硫化亚铁和硫化钼增强相，获得自润滑性能优异的铁基耐磨复合材料。该方法采用传统的铁合金熔铸技术，可利用现有的熔炼炉、热处理炉等设备，具有前期投入少、成本低，连续化生产成熟度高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及金属基复合材料科学领域，特别是涉及自润滑铁/硫化钼硫化亚铁复相耐磨材料的制备方法。
背景技术
金属基固体自润滑材料是固体润滑剂作为组元加入到金属基体中形成的复合材料，它兼有基体金属的特性和固体润滑剂的摩擦学特性，并且被证明在磨粒磨损和有润滑的情况下其耐磨性比基体好得多。受电工滑板材料是电力机车获得动力来源的重要集电元件，目前应用于滑板的金属基材料主要有铜基和铁基两种，润滑组份为低熔点金属Pb、Bi、Sb，非金属固体润滑剂MoS2、WS2、石墨、硫化铜、金属磷化物(Cu、Fe、Ni、Co的磷化物)、滑石粉、氮化硼及某些氧化物等。其中以层片结构的石墨、MoS2和氮化硼应用最为广泛。
铁基滑板材料主要通过局部调整铁基材料中的组分以改变材料的性能，或采用不同的硬而脆陶瓷相颗粒增强铁基体，或通过改进制备工艺来达到材料的相关要求和降低成本。公知的铁基滑板材料制备方法有以下几种：
1.粉末冶金法：传统的粉末冶金法制备金属基复合材料是将金属粉和增强相粉末充分混合，混合粉末再经过压制成形、烧结、复压复烧、挤压拉拔或轧制工艺制备金属基复合材料；
2.复合铸造法：是指将合金元素或通过第二强化相与金属一起熔化或先熔化金属，再将第二相加入到熔融的金属液中，然后剧烈搅拌熔体至半凝固态时注入铸模，最后通过挤压拉拔或轧制工艺制备制成金属基复合材料；
3.内氧化法：该方法是以两种金属制备的合金粉末，放置在一定氧分压的气氛条件下加热，使得其中一种金属进行氧化来生成第二相颗粒，然后进行压制、烧结、加工等手段来制备第二相颗粒增强金属基复合材料。
公知的第二相颗粒增强金属基复合材料的制备技术中，粉末冶金法工艺比较复杂，粉末界面易污染、界面结合差；复合铸造法容易在搅拌的过程中吸气，造成产品中气孔多，性能下降；内氧化法难以控制氧化气氛，在对第二相金属进行氧化的同时，造成对对基体金属的氧化，使得所获得的复合材料达不到预期性能。
本发明针对公知技术存在的不足，结合铁及其合金制备工艺过程提出了一种通过简单熔铸及热处理来获得具有自润滑能力的铁/硫化钼硫化亚铁耐磨材料。
发明内容
本发明通过合金配置，熔铸后，在适当温度条件下进行热处理，原位生成具有自润滑功能的硫化亚铁和硫化钼增强相，获得自润滑性能优异的铁基耐磨复合材料。该方法采用传统的铁合金熔铸技术，可利用现有的熔炼炉、热处理炉等设备，具有前期投入少、成本低，连续化生产成熟度高等特点。
本发明是通过下面的技术方案实现的。
1)采用市场供应的原料：铁、硫铁合金、钼铁合金；
2)原料配比：按生成5～10％硫化钼和5～10％硫化亚铁的化学计量比配料；
3)熔炼与浇铸：按步骤2)原料配比，先将铁放入合金熔炼炉中，随炉升温到1600℃，待铁完全熔化后，加入铁钼合金，过5分钟加入硫铁合金，并电磁搅拌6分钟后在1500℃浇注；
4)热处理工艺：
按照“室温→600℃，保温2小时→900℃，保温2小时”的工艺进行热处理，然后将铸锭取出在水中淬火，最后将该处理好的铁/硫化钼硫化亚铁铸件加工成各种耐磨材料产品。
所述的硫铁合金含质量百分比为30％的硫；钼铁合金含质量百分比为20％的钼。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的技术方案作进一步的说明，但不仅仅限于该实例。本发明按如下步骤实现：
图1是本发明的工艺流程图。采用市场供应的铁、硫铁合金、钼铁合金为原料，通过合金熔炼、铸造、加工和热处理等工艺程序，最终获得自润滑性能优异的铁基耐磨复合材料。
1、原料：铁、硫铁合金(含硫30％，质量百分比)、钼铁合金(含钼20％，质量百分比)；
2、原料配方：
1)按生成5％硫化钼和5％硫化亚铁的化学计量比配料；
2)按生成10％硫化钼和5％硫化亚铁的化学计量比配料；
3)按生成5％硫化钼和10％硫化亚铁的化学计量比配料。
3、熔炼与浇铸：
1)熔炼温度：1600℃
2)浇铸温度：1500℃
4、热处理工艺：室温→600℃，保温2小时→900℃，保温2～8小时→淬火到室温，淬火介质为水。
实施例一
按生成5％硫化钼和5％硫化亚铁的化学计量比配料进行配料，先将铁放入合金熔炼炉中，随炉升温到1600℃，待铁完全熔化后，加入铁钼合金，过5分钟加入硫铁合金，并电磁搅拌6分钟后在1500℃浇注，待铸锭冷却后，将铸锭放入热处理炉中，按照“室温→600℃，保温2小时→900℃，保温2小时”的工艺进行热处理，然后将铸锭取出在水中淬火。最后将该处理好的铁/硫化钼硫化亚铁铸件加工成各种耐磨材料产品。
实施例二
按生成10％硫化钼和5％硫化亚铁的化学计量比配料进行配料，先将铁放入合金熔炼炉中，随炉升温到1600℃，待铁完全熔化后，加入铁钼合金，过5分钟加入硫铁合金，并电磁搅拌6分钟后在1500℃浇注，待铸锭冷却后，将铸锭放入热处理炉中，按照“室温→600℃，保温8小时→900℃，保温2小时”的工艺进行热处理，然后将铸锭取出在水中淬火。最后将该处理好的铁/硫化钼硫化亚铁铸件加工成各种耐磨材料产品。
实施例三
按生成5％硫化钼和10％硫化亚铁的化学计量比配料进行配料，先将铁放入合金熔炼炉中，随炉升温到1600℃，待铁完全熔化后，加入铁钼合金，过5分钟加入硫铁合金，并电磁搅拌6分钟后在1500℃浇注，待铸锭冷却后，将铸锭放入热处理炉中，按照“室温→600℃，保温2小时→900℃，保温6小时”的工艺进行热处理，然后将铸锭取出在水中淬火。最后将该处理好的铁/硫化钼硫化亚铁铸件加工成各种耐磨材料产品。
Claims (2)
1.一种制备铁/硫化钼硫化亚铁复相耐磨材料的方法，其特征在于含有以下工艺流程：
1)采用市场供应的原料：铁、硫铁合金、钼铁合金；
2)原料配比：
按生成5～10％硫化钼和5～10％硫化亚铁的化学计量比配料；
3)熔炼与浇铸：
按步骤2)原料配比，先将铁放入合金熔炼炉中，随炉升温到1600℃，待铁完全熔化后，加入铁钼合金，过5分钟加入硫铁合金，并电磁搅拌6分钟后在1500℃浇注；
4)热处理工艺：
按照“室温→600℃，保温2小时→900℃，保温2小时”的工艺进行热处理，然后将铸锭取出在水中淬火，最后将该处理好的铁/硫化钼硫化亚铁铸件加工成各种耐磨材料产品。
2.根据权力要求1所述的制备铁/硫化钼硫化亚铁复相耐磨材料的方法，其特征在于：所述的硫铁合金含质量百分比为30％的硫；钼铁合金含质量百分比为20％的钼。
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