CN105154710A

CN105154710A - 耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料及其制备方法

Info

Publication number: CN105154710A
Application number: CN201510541991.9A
Authority: CN
Inventors: 刘莉; 王爽; 邱晶; 刘晓东; 黄明明
Original assignee: Suzhou Netshape Composite Materials Co Ltd
Current assignee: Suzhou Netshape Composite Materials Co Ltd
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2015-12-16

Abstract

本发明公开了一种耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料及其制备方法，铁15%~25%，镁3.0%~7.5%，镍0.45%~1.65%，钴0.29%~1.45%，硬脂酸锌0.18%~0.65%，硬脂酸钙0.15%~1.36%，三氧化二铝1.6%~3.8%，氮化硅2.4%~5.7%，膨润土0.13%~1.25%，磷酸三苯酯1.3%~3.4%，余量为铜。在冶金粉末材料中添加氮化物和磷化物，能有效提高制备得到的合金的耐磨性能，特别适用于制造轴承，可延长使用寿命，减少磨损，本发明首次在粉末冶金中加入膨润土，膨润土与氮化硅、磷酸三苯酯能有明显的协同提高作用，有效的提高材料的耐磨性。

Description

耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料及其制备方法，属于粉末冶金材料技术领域。

背景技术

粉末冶金是以金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)为原材料，经过混粉、压制、烧结等系列工序制造金属、复合材料以及各类零件制品的先进工艺。由于粉末冶金制品加工精度高、尺寸易控制,尤其在复杂形状零件的生产中几乎达到一次性成型，大幅减少后加工损耗，具有优越的经济效益。粉末冶金复合材料的成分配比易于控制，尤其在含有非金属粉末的复合材料生产中，通过混粉工艺减少粉末偏析，充分发挥不同金属、非金属的组合效用，提高复合材料各方面的性能。例如：添加石墨、二硫化钼的减摩自润滑复合材料；添加碳化硅颗粒的弥散强化复合材料；添加碳纳米管的纤维强化复合材料等。

随着轿车、卡车的不断更新换代，高马力、强载重等能力的需要，对发动机、进、排气门座、轮轴等零件的耐热、耐磨以及耐腐烛等性能提出了更高要求，也给冶金材料提出了很大的挑战。研究具有高耐磨性的汽车轴承越来越受到研究学者的关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料及其制备方法，在冶金粉末材料中添加氮化物和磷化物，能有效提高制备得到的合金的耐磨性能，特别适用于制造轴承，可延长使用寿命，减少磨损。

为了实现上述目的，本发明采用的技术手段为：

耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：铁15%~25%，镁3.0%~7.5%，镍0.45%~1.65%，钴0.29%~1.45%，硬脂酸锌0.18%~0.65%，硬脂酸钙0.15%~1.36%，三氧化二铝1.6%~3.8%，氮化硅2.4%~5.7%，膨润土0.13%~1.25%，磷酸三苯酯1.3%~3.4%，余量为铜。

所述的耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量优选为：铁18%~22%，镁3.7%~6.5%，镍0.75%~1.15%，钴0.45%~1.15%，硬脂酸锌0.28%~0.45%，硬脂酸钙0.35%~0.96%，三氧化二铝2.0%~2.8%，氮化硅3.3%~4.6%，膨润土0.55%~0.95%，磷酸三苯酯1.8%~2.6%，余量为铜。

所述的耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量优选为：铁20%，镁4.5%，镍0.95%，钴0.75%，硬脂酸锌0.38%，硬脂酸钙0.75%，三氧化二铝2.5%，氮化硅3.9%，膨润土0.75%，磷酸三苯酯2.16%，余量为铜。

所述耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料的制备方法，包括如下步骤：

1）混料：将各成分加入到混料机中进行混料，转速为130~150rpm，混料时间为30~50min；

2）将步骤1）的混料加入到压力机设备中，加压成型，压力为400~500MPa，保压60~90min；

3）将步骤2）压制好的试样在烧结炉内进行烧结，烧结温度为650~750℃，烧结时间为20~40min，然后在250~350℃下保温10~30min，淬灭，最后在100~150℃下保温回火1~3h。

步骤2）中压力为450MPa，保压80min。

步骤3）中烧结温度为700℃，烧结时间为30min。

步骤3）中保温温度为300℃，保温时间为20min。

有益效果：本发明提供一种耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料及其制备方法，在冶金粉末材料中添加氮化物和磷化物，能有效提高制备得到的合金的耐磨性能，特别适用于制造轴承，可延长使用寿命，减少磨损，本发明首次在粉末冶金中加入膨润土，膨润土与氮化硅、磷酸三苯酯能有明显的协同提高作用，有效的提高材料的耐磨性。

具体实施方式

实施例1

耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：铁25%，镁7.5%，镍1.65%，钴1.45%，硬脂酸锌0.65%，硬脂酸钙1.36%，三氧化二铝3.8%，氮化硅5.7%，膨润土1.25%，磷酸三苯酯3.4%，余量为铜。

制备方法包括如下步骤：

1）混料：将各成分加入到混料机中进行混料，转速为140rpm，混料时间为40min；

2）将步骤1）的混料加入到压力机设备中，加压成型，压力为450MPa，保压75min；

3）将步骤2）压制好的试样在烧结炉内进行烧结，烧结温度为700℃，烧结时间为30min，然后在300℃下保温20min，淬灭，最后在120℃下保温回火2h。

实施例2

耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：铁15%，镁3.0%，镍0.45%，钴0.29%，硬脂酸锌0.18%，硬脂酸钙0.15%，三氧化二铝1.6%，氮化硅2.4%，膨润土0.13%%，磷酸三苯酯1.3%，余量为铜。

制备方法包括如下步骤：

实施例3

耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：铁18%，镁3.7%，镍0.75%，钴0.45%，硬脂酸锌0.28%，硬脂酸钙0.35%，三氧化二铝2.0%，氮化硅3.3%，膨润土0.55%，磷酸三苯酯1.8%，余量为铜。

制备方法包括如下步骤：

实施例4

耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：铁22%，镁6.5%，镍1.15%，钴1.15%，硬脂酸锌0.45%，硬脂酸钙0.96%，三氧化二铝2.8%，氮化硅4.6%，膨润土0.95%，磷酸三苯酯2.6%，余量为铜。

制备方法包括如下步骤：

实施例5

耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：铁20%，镁4.5%，镍0.95%，钴0.75%，硬脂酸锌0.38%，硬脂酸钙0.75%，三氧化二铝2.5%，氮化硅3.9%，膨润土0.75%，磷酸三苯酯2.16%，余量为铜。

制备方法包括如下步骤：

对比例1

对比例1的耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量与实施例5的区别仅在于不添加膨润土和磷酸三苯酯，其余成分及制备方法同实施例5。

对比例2

对比例2的耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量与实施例5的区别仅在于不添加膨润土，其余成分及制备方法同实施例5。

对实施例1~5及对比例1和2的粉末冶金材料进行耐磨性能和抗压性能测试，摩擦磨损测试：釆用WTM-2E摩擦磨损试验机，摩擦副釆用GCrl5滚珠轴承钢，载荷为l00g，摩擦直径为8mm，转速为200r/min，时间为20min。实验前先将待磨表面氧化皮磨掉露出平整的试样表面，盘作水平旋转运动，试样通过上夹具与盘垂直接触，两者相互摩擦磨损。磨损时间为20min，以保证达到稳定的磨损状态。质损量用SartiusMicr电子天平测得，研究试样在磨损过程中质量的变化，来衡量材料的耐磨性。结果见表1所示。

表1：

Claims

1.耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，其特征在于成分及各成分质量百分含量为：铁15%~25%，镁3.0%~7.5%，镍0.45%~1.65%，钴0.29%~1.45%，硬脂酸锌0.18%~0.65%，硬脂酸钙0.15%~1.36%，三氧化二铝1.6%~3.8%，氮化硅2.4%~5.7%，膨润土0.13%~1.25%，磷酸三苯酯1.3%~3.4%，余量为铜。

2.根据权利要求1所述的耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，其特征在于成分及各成分质量百分含量为：铁18%~22%，镁3.7%~6.5%，镍0.75%~1.15%，钴0.45%~1.15%，硬脂酸锌0.28%~0.45%，硬脂酸钙0.35%~0.96%，三氧化二铝2.0%~2.8%，氮化硅3.3%~4.6%，膨润土0.55%~0.95%，磷酸三苯酯1.8%~2.6%，余量为铜。

3.根据权利要求2所述的耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料，其特征在于成分及各成分质量百分含量为：铁20%，镁4.5%，镍0.95%，钴0.75%，硬脂酸锌0.38%，硬脂酸钙0.75%，三氧化二铝2.5%，氮化硅3.9%，膨润土0.75%，磷酸三苯酯2.16%，余量为铜。

4.权利要求1~3中任意一项所述耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中压力为450MPa，保压80min。

6.根据权利要求4所述的耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：步骤3）中烧结温度为700℃，烧结时间为30min。

7.根据权利要求4所述的耐摩擦氮磷复合铜基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：步骤3）中保温温度为300℃，保温时间为20min。