CN103710558A

CN103710558A - 一种高温自润滑材料的制备工艺

Info

Publication number: CN103710558A
Application number: CN201310735658.2A
Authority: CN
Inventors: 燕松山; 刘佐民; 张一兵
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-12-28
Filing date: 2013-12-28
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-28
Also published as: CN103710558B

Abstract

本发明涉及一种高温自润滑材料的制备工艺，它包括以下步骤：（1）将具有腺汗式微孔的多孔金属陶瓷基体放入石墨坩埚中，再将软金属润滑体块放入石墨坩埚中；（2）将坩埚置于高频感应加热高频熔渗炉中，抽真空；（3）加热至650-800℃，待软金属润滑体完全熔化后通入氮气，保温20-30分钟后取出，成品。本发明制备工艺得到的高温自润滑材料，软金属润滑体在多孔金属陶瓷基体微孔中梯度分布。

Description

一种高温自润滑材料的制备工艺

技术领域

本发明涉及高温自润滑材料，特别是高温自润滑材料的制备工艺。

背景技术

在传统高温自润滑材料制备过程中，固体润滑剂通常作为组元和基体耐磨组分一起混合制备形成自润滑复合材料。由于复合材料中润滑相对材料基体的割裂作用，导致复合材料强度、耐磨性能与其高温润滑性能相互制约。

为此，专利号为200410060662.4的发明专利“一种高温自补偿润滑耐磨材料及其制备方法”首先采用粉末冶金方法制备出具有贯通孔隙结构的金属陶瓷烧结体，然后以高频熔渗手段二次加入固体润滑相制备出了自润滑复合材料，从而避免了以上矛盾。但由于熔态软金属润滑体与基体材料间润湿性差，熔态软金属润滑体难以进入到基体的微观孔隙中，制备所形成的自润滑覆层厚度薄，不够致密，自润滑性能及寿命难以满足更高的工况要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了解决复合软金属高频熔渗制备中的润滑层厚度分布问题，提供一种高温自润滑材料的制备工艺，该制备工艺得到的高温自润滑材料，软金属润滑体在多孔金属陶瓷基体微孔中梯度分布。

本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：

一种高温自润滑材料的制备工艺，它包括以下步骤：

（1）将具有腺汗式微孔的多孔金属陶瓷基体放入石墨坩埚中，再将软金属润滑体块放入石墨坩埚中；

（2）将坩埚置于高频感应加热高频熔渗炉中，抽真空；

（3）加热至650-800℃，待软金属润滑体完全熔化后通入氮气，保温20-30分钟后取出，成品。

上述方案中，所述软金属润滑体的制备方法为：按软金属润滑体重量配比取铅粉0-50%、锡粉25-60%、银粉10-30%、铜粉5-15%混合后，在真空炉中冶炼，浇铸成块，成品。

上述方案中，所述多孔金属陶瓷基体在放入坩埚前，先进行预处理，预处理方法具体为：把多孔高速钢金属基体放入丙酮中进行超声波清洗，取出风干后在KF/H₃BO₃溶液中浸泡，取出在100-150℃电炉中烘干待用。

上述方案中，所述铅粉、锡粉、银粉、铜粉混合后，静置1-2小时，再在真空炉中冶炼30分钟。

上述方案中，将多孔金属陶瓷基体放入、软金属润滑体块放入石墨坩埚中后，再在上面覆以KBF₄/B₂O₃助渗剂粉末。

上述方案中，步骤（3）中具体为：在1-3分钟内从常温加热至650-800℃，待软金属润滑体完全熔化后通入压力为0.1～0.4MPa的高压氮气，保温保压20-30分钟后取出，成品。

上述方案中，所述KF/ H₃BO₃溶液的质量百分浓度为30-45%，浸泡时间为15-30分钟。

本发明制备工艺得到的高温自润滑材料为具有多孔金属陶瓷基体和软金属润滑复合体，多孔金属陶瓷基体具有腺汗式微孔，利用高频感应加热高频熔渗炉的梯度温度特性，和多孔金属陶瓷基体中微孔的扩散通道及不同软金属元素扩散速率，在多孔金属陶瓷基体中制备出具不同元素有梯度分布的内梯度润滑层；该润滑层在摩擦热-应力作用下沿着基体孔通道扩展至摩擦表面实现其高温自补偿润滑。

本发明还具有以下优点：

1、采用KF/H₃BO₃、KBF₄/B₂O₃为助渗剂，将其均匀地覆盖在被熔渗材料表面，并随炉高频熔渗，可改善熔态润滑合金（软金属润滑体）与基体材料润湿性，利于熔态软金属润滑体进入基体骨架孔隙中，提高高频熔渗润滑覆层厚度。

2、应用感应加热高频熔渗梯度温度场特性，方法设备简单、成本低，所制备自润滑覆层材料厚度大，结构致密，在保持骨架基体耐磨高强度性能的同时具有优良的高温自润滑特性。

本发明解决Pb-Sn-Ag-Cu等软金属在高频熔渗制备中的润滑层厚度分布问题。

附图说明

附图1是本发明所制备的高温自润滑材料内梯度润滑层横切面照片及软金属润滑体中Sn元素沿深度方向的分布。

附图2是本发明所制备高温自润滑材料内梯度润滑层的结构示意图。

具体实施方式

本发明高温自润滑材料的制备工艺实施例，它包括以下步骤：

（1）将具有腺汗式微孔的多孔金属陶瓷基体放入石墨坩埚中，再将软金属润滑体块放入石墨坩埚中，再在上面覆以KBF₄/B₂O₃助渗剂粉末。

所述软金属润滑体的制备方法为：按软金属润滑体重量配比取铅粉0-50%、锡粉25-60%、银粉10-30%、铜粉5-15%（本发明实施例1-4中软金属润滑体具体配比见表1）混合后，静置1-2小时，再在真空炉中冶炼30分钟，浇铸成块，成品，得到软金属润滑体。

表1为软金属润滑体具体实施例的配比：

	铅粉（%）	锡粉（%）	银粉（%）	铜粉（%）
					实施例1	0	60	28	12
实施例2	25	35	28	12
					实施例3	30	40	21	9
实施例4	47	28	19	6

所述多孔金属陶瓷基体在放入坩埚前，先进行预处理，预处理方法具体为：把多孔高速钢金属基体放入丙酮中进行超声波清洗，取出风干后在KF/H₃BO₃溶液中浸泡，取出在100-150℃电炉中烘干待用。所述KF/ H₃BO₃溶液的质量百分浓度为30-45%，浸泡时间为15-30分钟。

（2）将坩埚置于高频感应加热高频熔渗炉中，抽真空；

（3）在1-3分钟内从常温加热至650-800℃，待软金属润滑体完全熔化后通入0.1～0.4MPa的高压氮气，保温保压20-30分钟后取出，成品，得到高温自润滑材料。

本发明实施例制备的高温自润滑材料，其内梯度润滑层横切面照片及软金属润滑体中Sn元素沿深度方向的分布如图1所示，图中顶部为表层，从曲线可以看出高温自润滑材料中的软金属润滑体内梯度分布。

内梯度润滑层的结构如图2所示，图中顶部为表层，上部为高温自润滑材料的润滑层1。多孔金属陶瓷3中有腺汗式微孔4，润滑层1的腺汗式微孔4内梯度充有软金属润滑体2。

Claims

1.一种高温自润滑材料的制备工艺，其特征在于：它包括以下步骤：

（2）将坩埚置于高频感应加热高频熔渗炉中，抽真空；

2.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述软金属润滑体的制备方法为：按软金属润滑体重量配比取铅粉0-50%、锡粉25-60%、银粉10-30%、铜粉5-15%混合后，在真空炉中冶炼，浇铸成块，成品。

3.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述多孔金属陶瓷基体在放入坩埚前，先进行预处理，预处理方法具体为：把多孔高速钢金属基体放入丙酮中进行超声波清洗，取出风干后在KF/H₃BO₃溶液中浸泡，取出在100-150℃电炉中烘干待用。

4.如权利要求2所述的制备工艺，其特征在于：所述铅粉、锡粉、银粉、铜粉混合后，静置1-2小时，再在真空炉中冶炼30分钟。

5.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：将多孔金属陶瓷基体放入、软金属润滑体块放入石墨坩埚中后，再在上面覆以KBF₄/B₂O₃助渗剂粉末。

6.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：步骤（3）中具体为：在1-3分钟内从常温加热至650-800℃，待软金属润滑体完全熔化后通入压力为0.1～0.4MPa的高压氮气，保温保压20-30分钟后取出，成品。

7.如权利要求3所述的制备工艺，其特征在于：所述KF/ H₃BO₃溶液的质量百分浓度为30-45%，浸泡时间为15-30分钟。