CN102094146B - 新型耐高温自润滑滑动轴承材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型耐高温自润滑滑动轴承材料，其是以具有较好的高温强度、耐热性、热稳定性以及经济性的铁作为基体材料，选用高纯度(≥95％)的硬质颗粒的W、Cr、Ni金属作为硬质增强相，选用纳米级的MoS2、石墨作为润滑减磨相，同时辅以适量作为粘合剂的水玻璃和作为增强材料的云母，采用简单易控的粉末冶金工艺制备而成。本发明的新型耐高温自润滑滑动轴承材料在500℃以上的高温环境下仍然具有低摩擦系数(0.1～0.2)以及良好的耐磨损性能，并且在300℃以上运行的使用寿命比现有的轴承提高寿命2倍以上，易维护，可广泛应用于能源、化工、钢铁冶金等重型机械装备中，特别适合要求无油润滑的场合。

Description

新型耐高温自润滑滑动轴承材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及轴承合金材料领域，具体地，是一种新型耐高温自润滑滑动轴承材料及其制备方法。
背景技术
随着现代科学技术的发展，材料在高温条件下的摩擦、磨损与润滑问题日益受到广泛关注，而一般的润滑油脂在高温环境下容易蒸发，因而研究高温润滑材料具有重要意义。在重型机械装备中，各种辊子轴承在工作中要承受冲击、高温、粉尘等等恶劣工况，而以往使用的滚动轴承，由于接触面积小，并不利于在高载荷及振动冲击等恶劣环境下工作，同时滚动轴承要在润滑良好的情况下才能够保证低摩擦性能，故而在粉尘多、密封差、易卡住的重型机械装备的工作环境中极易发生摩擦系数增大失效的状况，寿命缩短，维护困难。长期以来，在高温、高速负载下运转时能够将优异的强度、自润滑性能以及耐腐蚀性能融于一身同时具有减震降噪和抗异物侵入损伤功能的无油自润滑轴承一直是新型轴承研究开发的重点之一，但是目前的轴承合金材料普遍存在高温耐磨能力不足、无法兼具优异机械性能与优异摩擦性能的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型耐高温自润滑滑动轴承材料，其能够克服现有轴承合金材料高温耐磨能力不足的问题，在500℃以上的高温环境下仍然具有低摩擦系数以及良好的耐磨损性能，寿命长、易维护，特别适合要求无油润滑的场合。本发明的另一目的在于提供该新型耐高温自润滑滑动轴承材料的制备方法。
上述目的是通过如下技术手段实现的：以具有较好的高温强度、耐热性、热稳定性以及经济性的铁作为基体材料，选用高纯度(≥95％)的硬质颗粒的W、Cr、Ni金属作为硬质增强相，选用纳米级的MoS2、石墨作为润滑减磨相，辅以适量作为粘合剂的水玻璃和作为增强材料的云母，采用粉末冶金工艺制备出综合性能优异的新型耐高温自润滑滑动轴承材料。
具体的技术方案如下：
一种新型耐高温自润滑滑动轴承材料，按照质量百分比由如下成分配比而成：MoS2 20％、石墨(C)20％、Cr22％、Ni5％、W5％、水玻璃3％～7％、云母1％～5％、余量为Fe。
上述新型耐高温自润滑滑动轴承材料的制备方法，具体地，包括如下步骤：
(1)将符合配方要求的200目左右的Cr粉、Ni粉、W粉、Fe粉均匀混合，得金属粉末；
(2)将符合配方要求的MoS2和石墨(C)的纳米粉体一起混到金属粉末中，共同放入球磨筒内进行充分研磨，以获得较小的颗粒度及分散均匀度；
(3)加入符合配方要求的云母，充分混合，然后用喷雾的方式均匀加入符合配方要求的水玻璃，造粒，在真空干燥箱中干燥；
(4)将步骤(3)中干燥好的混合料用滑动轴承轴瓦模具在1000kg/cm2的压力下压模成型，压制过程保持压力的平稳，并保压1小时，获得轴瓦毛坯；
(5)将轴瓦毛坯置于真空炉或者通入了氩气或氮气作为保护气体的高温炉中进行烧结，烧结温度为1150℃～1200℃，考虑到烧结体的自反应以及合金的颗粒粗细度，严格控制温度升高梯度在10℃/min，以减少废品率，达到设置温度后保温1～2小时，则形成Cr、Ni、W、MoS2、石墨、Fe等结合较好的轴瓦毛坯；
(6)将步骤(5)形成的轴瓦毛坯冷却至室温，用砂纸打磨以去除表面氧化层，进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，即得到本发明的新型耐高温自润滑滑动轴承材料。
本发明选用多种价格低廉、来源丰富的原材料，通过对于合金组元的调整和优化，形成了以高强度的硬质增强相和分散均匀的润滑减磨相牢固结合的新型耐高温自润滑滑动轴承材料，制备方法简单易控，适于工业化生产，制备出的新型耐高温自润滑滑动轴承材料在500℃以上的高温环境下仍然具有低摩擦系数(0.1～0.2)以及良好的耐磨损性能，并且在300℃以上运行的使用寿命比现有的轴承提高寿命2倍以上，易维护，可广泛应用于能源、化工、钢铁冶金等重型机械装备中，特别适合要求无油润滑的场合。
附图说明
图1为实施例1的新型耐高温自润滑滑动轴承材料在不同温度条件下的摩擦性能曲线。
具体实施方式
以下通过具体实施方式进一步描述本发明，由技术常识可知，本发明也可通过其它的不脱离本发明技术特征的方案来描述，因此所有在本发明范围内或等同本发明范围内的改变均被本发明包含。
实施例1：
(1)取如下原料备用：市售MoS2粉和石墨(C)粉各2kg，200目左右的Cr粉、Ni粉、W粉、Fe粉分别为2.2kg、0.5kg、0.5kg、2.2kg，以及水玻璃0.5kg和云母0.1kg备用；
(2)将Cr粉、Ni粉、W粉、Fe粉均匀混合，得金属粉末；
(3)将MoS2粉和石墨(C)粉一起混到金属粉末中，共同放入球磨筒内进行充分研磨，以获得较小的颗粒度及分散均匀度；
(4)加入云母充分混合，然后用喷雾的方式均匀加入水玻璃，造粒，在真空干燥箱中干燥；
(5)将步骤(3)中干燥好的混合料用滑动轴承轴瓦模具在1000kg/cm2的压力下压模成型，压制过程保持压力的平稳，并保压1小时，获得轴瓦毛坯；
(6)将轴瓦毛坯置于通入了氩气作为保护气体的高温炉中进行烧结，烧结温度为1150℃～1200，以10℃/min的升温速率进行升温，达到设置温度后保温1～2小时，则形成Cr、Ni、W、Mo S2、石墨、Fe等结合较好的轴瓦毛坯；
(7)将步骤(6)形成的轴瓦毛坯冷却至室温，用砂纸打磨以去除表面氧化层，进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，即得到新型耐高温自润滑滑动轴承材料。
在UMT-2型摩擦试验机上对本实施例的产物进行摩擦性能测试(转速5m/min，载荷5Pa，测试温度从室温到500)，测试结果如图1所示，其变化趋势显示：在高温工作场合下，本实施例的新型耐高温自润滑滑动轴承材料摩擦系数更小，仅为0.1～0.2，即其高温下的润滑性能更为优异。

Claims (2)

1.一种耐高温自润滑滑动轴承材料，其特征在于，按照质量百分比由如下成分配比而成：MoS220％、石墨20％、Cr22％、Ni5％、W5％、水玻璃3％～7％、云母1％～5％、余量为Fe；
所述耐高温自润滑滑动轴承材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将符合配方要求的200目的Cr粉、Ni粉、W粉、Fe粉均匀混合，得金属粉末；
(2)将符合配方要求的MoS2和石墨的纳米粉体一起混到金属粉末中，共同放入球磨筒内进行充分研磨，以获得较小的颗粒度及分散均匀度；
(3)加入符合配方要求的云母，充分混合，然后用喷雾的方式均匀加入符合配方要求的水玻璃，造粒，在真空干燥箱中干燥；
(4)将步骤(3)中干燥好的混合料用滑动轴承轴瓦模具在1000kg/cm2的压力下压模成型，压制过程保持压力的平稳，并保压1小时，获得轴瓦毛坯；
(5)将轴瓦毛坯置于真空炉或者通入了氩气或氮气作为保护气体的高温炉中进行烧结，烧结温度为1150℃～1200℃，以10℃/min的升温速率进行升温，达到设置温度后保温1～2小时，则形成Cr、Ni、W、MoS2、石墨、Fe结合较好的轴瓦毛坯；
(6)将步骤(5)形成的轴瓦毛坯冷却至室温，用砂纸打磨以去除表面氧化层，进行表面磨削、去毛刺、倒角处理，即得到耐高温自润滑滑动轴承材料。
2.根据权利要求1所述的耐高温自润滑滑动轴承材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将符合配方要求的200目的Cr粉、Ni粉、W粉、Fe粉均匀混合，得金属粉末；
(2)将符合配方要求的MoS2和石墨的纳米粉体一起混到金属粉末中，共同放入球磨筒内进行充分研磨，以获得较小的颗粒度及分散均匀度；
(3)加入符合配方要求的云母，充分混合，然后用喷雾的方式均匀加入符合配方要求的水玻璃，造粒，在真空干燥箱中干燥；
(4)将步骤(3)中干燥好的混合料用滑动轴承轴瓦模具在1000kg/cm2的压力下压模成型，压制过程保持压力的平稳，并保压1小时，获得轴瓦毛坯；
(5)将轴瓦毛坯置于真空炉或者通入了氩气或氮气作为保护气体的高温炉中进行烧结，烧结温度为1150℃～1200℃，以10℃/min的升温速率进行升温，达到设置温度后保温1～2小时，则形成Cr、Ni、W、MoS2、石墨、Fe结合较好的轴瓦毛坯；
(6)将步骤(5)形成的轴瓦毛坯冷却至室温，用砂纸打磨以去除表面氧化层，进行表面磨削、去毛刺、倒角处理，即得到耐高温自润滑滑动轴承材料。
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