CN104328351B - 一种用于轴承的粉末冶金材料及其制备方法 - Google Patents

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本发明属于粉末冶金领域，本发明公开了一种用于轴承的粉末冶金材料及其制备方法，其中所述的用于轴承的粉末冶金材料包括下述重量的成分：Mg为4wt%-11wt%、Ni为3.5wt%-7.9wt%、Mo为0.3wt%-0.8wt%、W为0.6wt%-1.6wt%、V为0.2wt%-0.6wt%、Nb为0.3wt%-0.9wt%、Sr为0.5wt%-0.8wt%、Cr为0.7wt%-1.2wt%、余量为Fe；制备方法为取上述的金属原料机械混合；用球磨机进行球磨；冶金粉末原料装入冷压模具中进行压制；再进行高温烧结，降温后为用于轴承的粉末冶金材料。

Description

一种用于轴承的粉末冶金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金领域，涉及一种粉末冶金材料及其制备方法，特别是涉及一种用于轴承的粉末冶金材料及其制备方法。
背景技术
粉末冶金轴承是金属粉末和其他减摩材料粉末压制、烧结、整形和浸油而成的，具有多孔性结构，在热油中浸润后，孔隙间充满润滑油，工作时由于轴颈转动的抽吸作用和摩擦发热，使金属与油受热膨胀，把油挤出孔隙，进而摩擦表面起润滑作用，轴承冷却后，油又被吸回孔隙中。以金属粉末为主要原料，用粉末冶金法制作的烧结体，其本来就是多孔质的，而且具有在制造过程中可较自由调节孔隙的数量、大小、形状及分布等技术上的优点。运转时，轴承温度升高，由于油的膨胀系数比金属大，因而自动进入滑动表面以润滑轴承，停止工作时油又随温度下降被吸回孔隙。含油轴承具有成本低、能吸振、噪声小、在较长工作时间内不用加润滑油等特点，特别适用于不易润滑或不允许油脏污的工作环境。孔隙度是含油轴承的一个重要参数。在高速、轻载下工作的含油轴承要求含油量多，孔隙度宜高；在低速、载荷较大下工作的含油轴承要求强度高，孔隙度宜低。另外，轴承用粉末冶金材料的表观硬度对轴承的使用有较大的作用，专利公开号为102605290A的中国专利于2012年7月25日公开的一种压制烧结排气座圈用粉末冶金材料，包括质量组分C：1.3%、Cr：5.0%、Mo：4.0%、Co：8.0%、Ni：2.5%、MnS：1.5%、P：0.3%、V：0.5%、W：3.0%、余量为Fe和不可避免的杂质。其粉末冶金材料的表观硬度为88，该粉末冶金材料的表观硬度还有提高的空间，因此可以开发出更高的表观硬度的粉末冶金轴承。
发明内容
要解决的技术问题：轴承所用粉末冶金材料需要具备较高的硬度，如果轴承所用材料的硬度过低，轴承的使用寿命也会相应的降低，常规的粉末冶金材料的制备方法得到的粉末冶金材料的表观硬度较低，因此需要一种新的用于轴承的粉末冶金材料及其制备方法。
技术方案：为了提高用于轴承的粉末冶金材料的表观硬度，本发明公开了一种用于轴承的粉末冶金材料及其制备方法，其中所述的用于轴承的粉末冶金材料包括下述重量的成分：
Mg4wt%-11wt%、
Ni3.5wt%-7.9wt%、
Mo0.3wt%-0.8wt%、
W0.6wt%-1.6wt%、
V0.2wt%-0.6wt%、
Nb0.3wt%-0.9wt%、
余量为Fe。
优选的，所述的一种用于轴承的粉末冶金材料，包括下述重量的成分：
Mg4wt%-11wt%、
Ni3.5wt%-7.9wt%、
Mo0.3wt%-0.8wt%、
W0.6wt%-1.6wt%、
V0.2wt%-0.6wt%、
Nb0.3wt%-0.9wt%、
Sr0.5wt%-0.8wt%、
Cr0.7wt%-1.2wt%、
余量为Fe。
进一步优选的，所述的一种用于轴承的粉末冶金材料，包括下述重量的成分：
Mg5wt%-9wt%、
Ni4.4wt%-6.4wt%、
Mo0.4wt%-0.6wt%、
W0.7wt%-1.2wt%、
V0.3wt%-0.5wt%、
Nb0.4wt%-0.8wt%、
Sr0.6wt%-0.7wt%、
Cr0.9wt%-1.1wt%、
余量为Fe。
一种用于轴承的粉末冶金材料的制备方法，步骤如下：
（1）Mg为4wt%-11wt%、Ni为3.5wt%-7.9wt%、Mo为0.3wt%-0.8wt%、W为0.6wt%-1.6wt%、
V为0.2wt%-0.6wt%、Nb为0.3wt%-0.9wt%、Sr为0.5wt%-0.8wt%、Cr为0.7wt%-1.2wt%、余量为Fe，按上述的重量百分取上述的金属原料，将上述的原料进行机械混合，混合时间为60min-80min；
（2）把步骤（1）机械混合均匀后的冶金粉末用球磨机进行球磨，球料比为50:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为6h-9h；
（3）将用于轴承的冶金粉末原料装入冷压模具中进行压制，压制时模具单位面积压力为670-750kgf/cm2；
（4）把粉末冶金坯料再进行高温烧结，升温速率为20℃/min，升温至600℃时停留30min，再按照20℃/min的速率升至烧结温度为880-920℃，烧结时间为1.5-3h，按照30℃/min的降温速率降低至室温，降温后为用于轴承的粉末冶金材料。
所述的一种用于轴承的粉末冶金材料的制备方法，步骤如下：
（1）Mg为5wt%-9wt%、Ni为4.4wt%-6.4wt%、Mo为0.4wt%-0.6wt%、W为0.7wt%-1.2wt%、
V为0.3wt%-0.5wt%、Nb为0.4wt%-0.8wt%、Sr为0.6wt%-0.7wt%、Cr为0.9wt%-1.1wt%、余量为Fe，按上述的重量百分取上述的金属原料，将上述的原料进行机械混合，混合时间为60min-80min；
（2）把步骤（1）机械混合均匀后的冶金粉末用球磨机进行球磨，球料比为50:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为6h-9h；
（3）将用于轴承的冶金粉末原料装入冷压模具中进行压制，压制时模具单位面积压力为670-750kgf/cm2；
（4）把粉末冶金坯料再进行高温烧结，升温速率为20℃/min，升温至600℃时停留30min，再按照20℃/min的速率升至烧结温度为880-920℃，烧结时间为1.5-3h，按照30℃/min的降温速率降低至室温，降温后为用于轴承的粉末冶金材料。
所述的一种用于轴承的粉末冶金材料的制备方法，所述的用于轴承的粉末冶金材料的制备方法中烧结温度为890℃。
所述的一种用于轴承的粉末冶金材料的制备方法，所述的用于轴承的粉末冶金材料的制备方法中烧结时间为2.5h。
所述的一种用于轴承的粉末冶金材料的制备方法，所述的用于轴承的粉末冶金材料的制备方法中压制时模具单位面积压力为720kgf/cm2。
有益效果：本发明的用于轴承的粉末冶金材料的制备方法为混合、球磨、压制、烧结等步骤，在混合阶段中，含有Mg、Ni、Mo、W、V、Nb、Sr、Cr等，尤其在加入Sr和Cr后，制备的冶金材料的表观硬度得到了明显的提升，有效的改善了常规的粉末冶金材料表观硬度较低的现象，可作为一种高硬度的粉末冶金材料用于轴承材料的制备中。
具体实施方式
实施例1
（1）Mg为5wt%、Ni为6.4wt%、Mo为0.4wt%、W为1.2wt%、V为0.3wt%、Nb为0.8wt%、Sr为0.6wt%、Cr为1.1wt%、余量为Fe，按上述的重量百分取上述的金属原料，将上述的原料进行机械混合，混合时间为80min；（2）把步骤（1）机械混合均匀后的冶金粉末用球磨机进行球磨，球料比为50:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为6h；（3）将用于轴承的冶金粉末原料装入冷压模具中进行压制，压制时模具单位面积压力为750kgf/cm2；（4）把粉末冶金坯料再进行高温烧结，升温速率为20℃/min，升温至600℃时停留30min，再按照20℃/min的速率升至烧结温度为920℃，烧结时间为3h，按照30℃/min的降温速率降低至室温，降温后为用于轴承的粉末冶金材料。
实施例2
（1）Mg为9wt%、Ni为4.4wt%、Mo为0.6wt%、W为0.7wt%、V为0.5wt%、Nb为0.4wt%、Sr为0.7wt%、Cr为0.9wt%、余量为Fe，按上述的重量百分取上述的金属原料，将上述的原料进行机械混合，混合时间为60min；（2）把步骤（1）机械混合均匀后的冶金粉末用球磨机进行球磨，球料比为50:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为9h；（3）将用于轴承的冶金粉末原料装入冷压模具中进行压制，压制时模具单位面积压力为670kgf/cm2；（4）把粉末冶金坯料再进行高温烧结，升温速率为20℃/min，升温至600℃时停留30min，再按照20℃/min的速率升至烧结温度为880℃，烧结时间为1.5h，按照30℃/min的降温速率降低至室温，降温后为用于轴承的粉末冶金材料。
实施例3
（1）Mg为7wt%、Ni为5.6wt%、Mo为0.5wt%、W为0.9wt%、V为0.4wt%、Nb为0.7wt%、Sr为0.6wt%、Cr为1.0wt%、余量为Fe，按上述的重量百分取上述的金属原料，将上述的原料进行机械混合，混合时间为70min；（2）把步骤（1）机械混合均匀后的冶金粉末用球磨机进行球磨，球料比为50:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为9h；（3）将用于轴承的冶金粉末原料装入冷压模具中进行压制，压制时模具单位面积压力为720kgf/cm2；（4）把粉末冶金坯料再进行高温烧结，升温速率为20℃/min，升温至600℃时停留30min，再按照20℃/min的速率升至烧结温度为890℃，烧结时间为2.5h，按照30℃/min的降温速率降低至室温，降温后为用于轴承的粉末冶金材料。
实施例4
（1）Mg为4wt%、Ni为7.9wt%、Mo为0.8wt%、W为0.6wt%、V为0.2wt%、Nb为0.3wt%、Sr为0.8wt%、Cr为1.2wt%、余量为Fe，按上述的重量百分取上述的金属原料，将上述的原料进行机械混合，混合时间为80min；（2）把步骤（1）机械混合均匀后的冶金粉末用球磨机进行球磨，球料比为50:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为6h；（3）将用于轴承的冶金粉末原料装入冷压模具中进行压制，压制时模具单位面积压力为750kgf/cm2；（4）把粉末冶金坯料再进行高温烧结，升温速率为20℃/min，升温至600℃时停留30min，再按照20℃/min的速率升至烧结温度为920℃，烧结时间为3h，按照30℃/min的降温速率降低至室温，降温后为用于轴承的粉末冶金材料。
实施例5
（1）Mg为11wt%、Ni为3.5wt%、Mo为0.3wt%、W为1.6wt%、V为0.6wt%、Nb为0.9wt%、Sr为0.5wt%、Cr为0.7wt%、余量为Fe，按上述的重量百分取上述的金属原料，将上述的原料进行机械混合，混合时间为60min；（2）把步骤（1）机械混合均匀后的冶金粉末用球磨机进行球磨，球料比为50:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为9h；（3）将用于轴承的冶金粉末原料装入冷压模具中进行压制，压制时模具单位面积压力为670kgf/cm2；（4）把粉末冶金坯料再进行高温烧结，升温速率为20℃/min，升温至600℃时停留30min，再按照20℃/min的速率升至烧结温度为880℃，烧结时间为1.5h，按照30℃/min的降温速率降低至室温，降温后为用于轴承的粉末冶金材料。
实施例6
（1）Mg为11wt%、Ni为3.5wt%、Mo为0.3wt%、W为1.6wt%、V为0.6wt%、Nb为0.9wt%、余量为Fe，按上述的重量百分取上述的金属原料，将上述的原料进行机械混合，混合时间为60min；（2）把步骤（1）机械混合均匀后的冶金粉末用球磨机进行球磨，球料比为50:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为9h；（3）将用于轴承的冶金粉末原料装入冷压模具中进行压制，压制时模具单位面积压力为670kgf/cm2；（4）把粉末冶金坯料再进行高温烧结，升温速率为20℃/min，升温至600℃时停留30min，再按照20℃/min的速率升至烧结温度为880℃，烧结时间为1.5h，按照30℃/min的降温速率降低至室温，降温后为用于轴承的粉末冶金材料。
对比例
专利授权公告号为102605290的专利公开的一种压制烧结排气座圈用粉末冶金材料，包括质量组分C：1.3%、Cr：5.0%、Mo：4.0%、Co：8.0%、Ni：2.5%、MnS：1.5%、P：0.3%、V：0.5%、W：3.0%、余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例1至6和对比例的粉末冶金材料的表观硬度（HRB）如下：
表观硬度（HRB） 密度（g/cm3）
实施例1 102 7.3
实施例2 105 7.5
实施例3 119 7.4
实施例4 97 7.6
实施例5 94 7.4
实施例6 83 7.6
对比例 88 6.8
从表中看到，本发明的用于轴承的粉末冶金材料的表观硬度显著的高于对比例的表观硬度，同时本发明的实施例中，实施例3的工艺和组成成分为最佳，制备的粉末冶金材料的表观硬度也最高。

Claims (8)

1.一种用于轴承的粉末冶金材料，其特征在于，所述的用于轴承的粉末冶金材料由下述重量的成分组成：
Mg4wt%-11wt%、
Ni3.5wt%-7.9wt%、
Mo0.3wt%-0.8wt%、
W0.6wt%-1.6wt%、
V0.2wt%-0.6wt%、
Nb0.3wt%-0.9wt%、
余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种用于轴承的粉末冶金材料，其特征在于，所述的用于轴承的粉末冶金材料包括下述重量的成分：
Mg4wt%-11wt%、
Ni3.5wt%-7.9wt%、
Mo0.3wt%-0.8wt%、
W0.6wt%-1.6wt%、
V0.2wt%-0.6wt%、
Nb0.3wt%-0.9wt%、
Sr0.5wt%-0.8wt%、
Cr0.7wt%-1.2wt%、
余量为Fe。
3.根据权利要求2所述的一种用于轴承的粉末冶金材料，其特征在于，所述的用于轴承的粉末冶金材料包括下述重量的成分：
Mg5wt%-9wt%、
Ni4.4wt%-6.4wt%、
Mo0.4wt%-0.6wt%、
W0.7wt%-1.2wt%、
V0.3wt%-0.5wt%、
Nb0.4wt%-0.8wt%、
Sr0.6wt%-0.7wt%、
Cr0.9wt%-1.1wt%、
余量为Fe。
4.一种用于轴承的粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述的用于轴承的粉末冶金材料的制备方法步骤如下：
（1）Mg为4wt%-11wt%、Ni为3.5wt%-7.9wt%、Mo为0.3wt%-0.8wt%、W为0.6wt%-1.6wt%、
V为0.2wt%-0.6wt%、Nb为0.3wt%-0.9wt%、Sr为0.5wt%-0.8wt%、Cr为0.7wt%-1.2wt%、余量为Fe，按上述的重量百分取上述的金属原料，将上述的原料进行机械混合，混合时间为60min-80min；
（2）把步骤（1）机械混合均匀后的冶金粉末用球磨机进行球磨，球料比为50:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为6h-9h；
（3）将用于轴承的冶金粉末原料装入冷压模具中进行压制，压制时模具单位面积压力为670-750kgf/cm2；
（4）把粉末冶金坯料再进行高温烧结，升温速率为20℃/min，升温至600℃时停留30min，再按照20℃/min的速率升至烧结温度为880-920℃，烧结时间为1.5-3h，按照30℃/min的降温速率降低至室温，降温后为用于轴承的粉末冶金材料。
5.根据权利要求4所述的一种用于轴承的粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述的用于轴承的粉末冶金材料的制备方法步骤如下：
（1）Mg为5wt%-9wt%、Ni为4.4wt%-6.4wt%、Mo为0.4wt%-0.6wt%、W为0.7wt%-1.2wt%、
V为0.3wt%-0.5wt%、Nb为0.4wt%-0.8wt%、Sr为0.6wt%-0.7wt%、Cr为0.9wt%-1.1wt%、余量为Fe，按上述的重量百分取上述的金属原料，将上述的原料进行机械混合，混合时间为60min-80min；
（2）把步骤（1）机械混合均匀后的冶金粉末用球磨机进行球磨，球料比为50:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为6h-9h；
（3）将用于轴承的冶金粉末原料装入冷压模具中进行压制，压制时模具单位面积压力为670-750kgf/cm2；
（4）把粉末冶金坯料再进行高温烧结，升温速率为20℃/min，升温至600℃时停留30min，再按照20℃/min的速率升至烧结温度为880-920℃，烧结时间为1.5-3h，按照30℃/min的降温速率降低至室温，降温后为用于轴承的粉末冶金材料。
6.根据权利要求4所述的一种用于轴承的粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述的用于轴承的粉末冶金材料的制备方法中烧结温度为890℃。
7.根据权利要求4所述的一种用于轴承的粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述的用于轴承的粉末冶金材料的制备方法中烧结时间为2.5h。
8.根据权利要求4所述的一种用于轴承的粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述的用于轴承的粉末冶金材料的制备方法中压制时模具单位面积压力为720kgf/cm2。
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