CN106244949A - 一种滚动轴承内圈用合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种滚动轴承内圈用合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 2～6份，Mg 1～5份，Mn 2～5份，Co 1～3份，Zn 3～8份，Ag 5～12份，Al 2～4份，石墨15～35份，二硫化钼30～50份，金属短纤维10～30份，稀土金属3～6份，碳化物6～21份，氧化物4～10份，Cu 300～500份，Fe 100～200份，其制备方法包括以下步骤：S1：粉碎石墨；S2：制备合金液；S3：加入二硫化钼，金属短纤维，碳化物，氧化物以及S1步骤粉碎过的石墨制备合金总混合液，并保持温度进行浇注即得合金材料。本发明提出的合金材料，导热系数大，传热性能好，摩擦系数低，具有润滑作用。

Description

一种滚动轴承内圈用合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种滚动轴承内圈用合金材料及其制备方法。
背景技术
轴承用于确定旋转轴与其他零件相对运动位置，起支承或导向作用的零部件。轴承可以分为滚动轴承和滑动轴承，滚动轴承主要由内圈、外圈、滚动体和保持架组成，而内圈与轴相配合并与轴一起旋转，在运转过程中会因不可避免的摩擦产生热量，尤其是对于高速运转的零部件，热量产生速度较快，温度较高，会使轴承内圈发生热膨胀，导致轴承的精度降低，影响轴承运转。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种滚动轴承内圈用合金材料及其制备方法。
一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 2～6份，Mg 1～5份，Mn 2～5份，Co 1～3份，Zn 3～8份，Ag 5～12份，Al 2～4份，石墨15～35份，二硫化钼30～50份，金属短纤维10～30份，稀土金属3～6份，碳化物6～21份，氧化物4～10份，Cu 300～500份，Fe 100～200份。
优选的，所述的一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 3～6份，Mg 2～5份，Mn 2～4份，Co 1～3份，Zn 5～8份，Ag 5～10份，Al 2～4份，石墨15～25份，二硫化钼35～45份，金属短纤维15～30份，稀土金属3～6份，碳化物8～20份，氧化物4～8份，Cu 350～450份，Fe 100～200份。
优选的，所述的一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 5份，Mg 3份，Mn 3份，Co 2份，Zn 6份，Ag 8份，Al 3份，石墨20份，二硫化钼40份，金属短纤维25份，稀土金属4份，碳化物10份，氧化物6份，Cu 400份，Fe 150份。
优选的，所述金属短纤维的直径为20～40μm，长度为1～3mm。
优选的，所述Co与碳化物的重量份比为1：3～7。
优选的，所述碳化物为VC与WC，ZrC或TaC的混合物，且VC与WC，ZrC或TaC的重量份比为2～5：1。
优选的，所述氧化物为Al2O3或TbO2中的一种。
本发明还提出了一种滚动轴承内圈用合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的石墨投入到磨粉机中，并加入防静电剂进行粉碎操作，使石墨粉碎成350～500目的细粉，备用；
S2：将相应重量份的Mo，Mg，Mn，Co，Zn，Ag，Al，稀土金属，Cu和Fe加入到熔炼炉中，并将熔炼炉的温度升至1650～1730℃，待全部融化后，进行搅拌，并保温1～2小时，即得合金液；
S3：将熔炼炉温度降至1400～1520℃，并加入相应重量份的二硫化钼，金属短纤维，碳化物，氧化物以及S1步骤粉碎过的石墨，持续搅拌0.5～1小时，并保温2～3小时，即得合金总混合液，保持温度在1300～1500℃进行浇注即得合金材料。
本发明提出的一种滚动轴承内圈用合金材料，以Cu和Fe为基材，使合金材料的摩擦系数小，导热性能优异，而且加入Mo和Mg金属可以有效降低合金材料整体的摩擦系数，使其在使用过程中与轴的摩擦小，降低轴和轴承内圈自身的磨损率，延长使用寿命；Zn和Al的加入可以增强合金材料的耐腐蚀性能，使其油性环境下长期使用，减少润滑油对轴承内圈的损害，同时Ag和Al的加入可以显著提高合金材料整体的导热系数，加快热传导速度，将摩擦产生的热量及时导出，避免轴承的热膨胀，保证轴承的精度；石墨和二硫化钼的加入使合金材料具有一定的润滑性能，减少轴承内圈与轴的摩擦，减少损耗，从而降低润滑剂的用量；金属短纤维的加入可以增强合金材料的热传导性能；碳化物和氧化物的加入可以增强合金材料整体的硬度和强度，提高耐磨性，延长轴承内圈的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 5份，Mg3份，Mn 3份，Co 2份，Zn 6份，Ag 8份，Al 3份，石墨20份，二硫化钼40份，金属短纤维25份，稀土金属4份，VC 8份，WC 2份，Al2O3 6份，Cu 400份，Fe 150份。
本发明中，所述金属短纤维的直径为30μm，长度为2mm。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的石墨投入到磨粉机中，并加入防静电剂进行粉碎操作，使石墨粉碎成400目的细粉，备用；
S2：将相应重量份的Mo，Mg，Mn，Co，Zn，Ag，Al，稀土金属，Cu和Fe加入到熔炼炉中，并将熔炼炉的温度升至1710℃，待全部融化后，进行搅拌，并保温1.5小时，即得合金液；
S3：将熔炼炉温度降至1450℃，并加入相应重量份的二硫化钼，金属短纤维，VC，WC，Al2O3以及S1步骤粉碎过的石墨，持续搅拌1小时，并保温2.5小时，即得合金总混合液，保持温度在1400℃进行浇注即得合金材料。
实施例二
本发明提出的一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 6份，Mg5份，Mn 3份，Co 2份，Zn 6份，Ag 8份，Al 3份，石墨20份，二硫化钼40份，金属短纤维25份，稀土金属4份，VC 8份，ZrC 2份，Al2O3 6份，Cu 500份，Fe 100份。
本发明中，所述金属短纤维的直径为40μm，长度为2mm。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的石墨投入到磨粉机中，并加入防静电剂进行粉碎操作，使石墨粉碎成500目的细粉，备用；
S2：将相应重量份的Mo，Mg，Mn，Co，Zn，Ag，Al，稀土金属，Cu和Fe加入到熔炼炉中，并将熔炼炉的温度升至1650℃，待全部融化后，进行搅拌，并保温1小时，即得合金液；
S3：将熔炼炉温度降至1400℃，并加入相应重量份的二硫化钼，金属短纤维，VC，ZrC，Al2O3以及S1步骤粉碎过的石墨，持续搅拌0.75小时，并保温2小时，即得合金总混合液，保持温度在1400℃进行浇注即得合金材料。
实施例三
本发明提出的一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 2份，Mg1份，Mn 2份，Co 3份，Zn 3份，Ag 8份，Al 3份，石墨20份，二硫化钼40份，金属短纤维10份，稀土金属3份，VC 14份，TaC 7份，Al2O3 6份，Cu 400份，Fe 150份。
本发明中，所述金属短纤维的直径为20μm，长度为1mm。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的石墨投入到磨粉机中，并加入防静电剂进行粉碎操作，使石墨粉碎成500目的细粉，备用；
S2：将相应重量份的Mo，Mg，Mn，Co，Zn，Ag，Al，稀土金属，Cu和Fe加入到熔炼炉中，并将熔炼炉的温度升至1700℃，待全部融化后，进行搅拌，并保温2小时，即得合金液；
S3：将熔炼炉温度降至1500℃，并加入相应重量份的二硫化钼，金属短纤维，VC，TaC，Al2O3以及S1步骤粉碎过的石墨，持续搅拌0.5小时，并保温3小时，即得合金总混合液，保持温度在1350℃进行浇注即得合金材料。
实施例四
本发明提出的一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 5份，Mg3份，Mn 5份，Co 1份，Zn 8份，Ag 8份，Al 3份，石墨15份，二硫化钼30份，金属短纤维30份，稀土金属6份，VC 5份，WC 2份，Al2O3 6份，Cu 400份，Fe 150份。
本发明中，所述金属短纤维的直径为40μm，长度为3mm。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的石墨投入到磨粉机中，并加入防静电剂进行粉碎操作，使石墨粉碎成350目的细粉，备用；
S2：将相应重量份的Mo，Mg，Mn，Co，Zn，Ag，Al，稀土金属，Cu和Fe加入到熔炼炉中，并将熔炼炉的温度升至1730℃，待全部融化后，进行搅拌，并保温2小时，即得合金液；
S3：将熔炼炉温度降至1520℃，并加入相应重量份的二硫化钼，金属短纤维，VC，WC，Al2O3以及S1步骤粉碎过的石墨，持续搅拌0.5小时，并保温3小时，即得合金总混合液，保持温度在1500℃进行浇注即得合金材料。
实施例五
本发明提出的一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 5份，Mg3份，Mn 3份，Co 2份，Zn 6份，Ag 8份，Al 3份，石墨35份，二硫化钼50份，金属短纤维25份，稀土金属4份，VC 5份，WC 2份，Al2O3 6份，Cu 350份，Fe 200份。
本发明中，所述金属短纤维的直径为20μm，长度为2mm。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的石墨投入到磨粉机中，并加入防静电剂进行粉碎操作，使石墨粉碎成350目的细粉，备用；
S2：将相应重量份的Mo，Mg，Mn，Co，Zn，Ag，Al，稀土金属，Cu和Fe加入到熔炼炉中，并将熔炼炉的温度升至1730℃，待全部融化后，进行搅拌，并保温2小时，即得合金液；
S3：将熔炼炉温度降至1520℃，并加入相应重量份的二硫化钼，金属短纤维，VC，WC，Al2O3以及S1步骤粉碎过的石墨，持续搅拌1小时，并保温2小时，即得合金总混合液，保持温度在1300℃进行浇注即得合金材料。
实施例六
本发明提出的一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 5份，Mg3份，Mn 3份，Co 3份，Zn 6份，Ag 8份，Al 3份，石墨20份，二硫化钼40份，金属短纤维25份，稀土金属4份，VC 14份，WC 7份，TbO2 6份，Cu 400份，Fe 150份。
本发明中，所述金属短纤维的直径为30μm，长度为2mm。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的石墨投入到磨粉机中，并加入防静电剂进行粉碎操作，使石墨粉碎成500目的细粉，备用；
S2：将相应重量份的Mo，Mg，Mn，Co，Zn，Ag，Al，稀土金属，Cu和Fe加入到熔炼炉中，并将熔炼炉的温度升至1700℃，待全部融化后，进行搅拌，并保温1小时，即得合金液；
S3：将熔炼炉温度降至1460℃，并加入相应重量份的二硫化钼，金属短纤维，VC，WC，TbO2以及S1步骤粉碎过的石墨，持续搅拌1小时，并保温3小时，即得合金总混合液，保持温度在1460℃进行浇注即得合金材料。
实施例七
本发明提出的一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 5份，Mg3份，Mn 3份，Co 2份，Zn 6份，Ag 8份，Al 3份，石墨20份，二硫化钼40份，金属短纤维25份，稀土金属4份，VC 4份，WC 2份，TbO2 4份，Cu 450份，Fe 100份。
本发明中，所述金属短纤维的直径为30μm，长度为2mm。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的石墨投入到磨粉机中，并加入防静电剂进行粉碎操作，使石墨粉碎成350目的细粉，备用；
S2：将相应重量份的Mo，Mg，Mn，Co，Zn，Ag，Al，稀土金属，Cu和Fe加入到熔炼炉中，并将熔炼炉的温度升至1680℃，待全部融化后，进行搅拌，并保温1小时，即得合金液；
S3：将熔炼炉温度降至1420℃，并加入相应重量份的二硫化钼，金属短纤维，VC，WC，TbO2以及S1步骤粉碎过的石墨，持续搅拌0.5小时，并保温2小时，即得合金总混合液，保持温度在1450℃进行浇注即得合金材料。
实施例八
本发明提出的一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 5份，Mg3份，Mn 3份，Co 2份，Zn 6份，Ag 12份，Al4份，石墨20份，二硫化钼40份，金属短纤维25份，稀土金属4份，VC 8份，WC 2份，TbO2 6份，Cu 400份，Fe 150份。
本发明中，所述金属短纤维的直径为30μm，长度为2mm。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的石墨投入到磨粉机中，并加入防静电剂进行粉碎操作，使石墨粉碎成350目的细粉，备用；
S2：将相应重量份的Mo，Mg，Mn，Co，Zn，Ag，Al，稀土金属，Cu和Fe加入到熔炼炉中，并将熔炼炉的温度升至1700℃，待全部融化后，进行搅拌，并保温1.5小时，即得合金液；
S3：将熔炼炉温度降至1500℃，并加入相应重量份的二硫化钼，金属短纤维，VC，WC，TbO2以及S1步骤粉碎过的石墨，持续搅拌1小时，并保温2.5小时，即得合金总混合液，保持温度在1300℃进行浇注即得合金材料。
实施例九
本发明提出的一种滚动轴承内圈用合金材料，包括以下重量份的原料：Mo 5份，Mg3份，Mn 3份，Co 2份，Zn 6份，Ag 5份，Al 2份，石墨20份，二硫化钼40份，金属短纤维25份，稀土金属4份，VC 8份，WC 2份，TbO2 6份，Cu 300份，Fe 150份。
本发明中，所述金属短纤维的直径为30μm，长度为2mm。
其制备方法，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的石墨投入到磨粉机中，并加入防静电剂进行粉碎操作，使石墨粉碎成500目的细粉，备用；
S2：将相应重量份的Mo，Mg，Mn，Co，Zn，Ag，Al，稀土金属，Cu和Fe加入到熔炼炉中，并将熔炼炉的温度升至1650℃，待全部融化后，进行搅拌，并保温1小时，即得合金液；
S3：将熔炼炉温度降至1400℃，并加入相应重量份的二硫化钼，金属短纤维，VC，WC，TbO2以及S1步骤粉碎过的石墨，持续搅拌0.5小时，并保温2小时，即得合金总混合液，保持温度在1300℃进行浇注即得合金材料。
利用摩擦系数测定仪对上述实施例一～九制备的合金材料进行摩擦系数的测定试验，并利用导热系数测定仪对上述实施例一～九制备的合金材料进行导热系数的测定试验，具体试验结果如下：
摩擦系数 导热系数W/(M·K)
实施例一 0.00032 0.44
实施例二 0.00024 0.35
实施例三 0.00069 0.29
实施例四 0.00077 0.22
实施例五 0.00023 0.31
实施例六 0.00055 0.43
实施例七 0.00068 0.21
实施例八 0.00057 0.52
实施例九 0.00069 0.18
上述试验表明，按照本发明提出的重量份原料制备的合成材料整体的摩擦系数低，导热系数大。Mo和Mg的含量变化可以改变合金材料的摩擦系数，增大Mo和Mg的含量可以显著降低合金材料的摩擦系数，同时石墨和二硫化钼具有一定的润滑作用，其含量的增加也可以降低合金材料的摩擦系数，而且增加Ag和Al的含量可以显著提高合金材料的导热系数，碳化物的加入也可以提高导热系数，加速热传导速度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种滚动轴承内圈用合金材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：Mo 2～6份，Mg1～5份，Mn 2～5份，Co 1～3份，Zn 3～8份，Ag 5～12份，Al 2～4份，石墨15～35份，二硫化钼30～50份，金属短纤维10～30份，稀土金属3～6份，碳化物6～21份，氧化物4～10份，Cu300～500份，Fe 100～200份。
2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承内圈用合金材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：Mo 3～6份，Mg 2～5份，Mn 2～4份，Co 1～3份，Zn 5～8份，Ag 5～10份，Al 2～4份，石墨15～25份，二硫化钼35～45份，金属短纤维15～30份，稀土金属3～6份，碳化物8～20份，氧化物4～8份，Cu 350～450份，Fe 100～200份。
3.根据权利要求1所述的一种滚动轴承内圈用合金材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：Mo 5份，Mg 3份，Mn 3份，Co 2份，Zn 6份，Ag 8份，Al 3份，石墨20份，二硫化钼40份，金属短纤维25份，稀土金属4份，碳化物10份，氧化物6份，Cu 400份，Fe 150份。
4.根据权利要求1所述的一种滚动轴承内圈用合金材料，其特征在于，所述金属短纤维的直径为20～40μm，长度为1～3mm。
5.根据权利要求1所述的一种滚动轴承内圈用合金材料，其特征在于，所述Co与碳化物的重量份比为1：3～7。
6.根据权利要求1所述的一种滚动轴承内圈用合金材料，其特征在于，所述碳化物为VC与WC，ZrC或TaC的混合物，且VC与WC，ZrC或TaC的重量份比为2～5：1。
7.根据权利要求1所述的一种滚动轴承内圈用合金材料，其特征在于，所述氧化物为Al2O3或TbO2中的一种。
8.一种滚动轴承内圈用合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将相应重量份的石墨投入到磨粉机中，并加入防静电剂进行粉碎操作，使石墨粉碎成350～500目的细粉，备用；
S2：将相应重量份的Mo，Mg，Mn，Co，Zn，Ag，Al，稀土金属，Cu和Fe加入到熔炼炉中，并将熔炼炉的温度升至1650～1730℃，待全部融化后，进行搅拌，并保温1～2小时，即得合金液；
S3：将熔炼炉温度降至1400～1520℃，并加入相应重量份的二硫化钼，金属短纤维，碳化物，氧化物以及S1步骤粉碎过的石墨，持续搅拌0.5～1小时，并保温2～3小时，即得合金总混合液，保持温度在1300～1500℃进行浇注即得合金材料。
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CN1256715A (zh) * 1998-03-10 2000-06-14 三菱伸铜株式会社 具有优异的冲裁模耐磨性的铜基合金及其薄板
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