CN1088114C - 锡青铜基自润滑复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锡青铜基自润滑复合材料及其制备方法。本发明的具体配方(重量百分含量)是锡青铜80~93%,镍1~6%,铝0.40~4%,氧化铝0.2~1.8%,石墨1.2~7.0%,余量为氧化铅。采用粉末冶金工艺冷压成型与自由烧结法制成,可在室温至450℃、中低速、中低负荷条件下使用。
Description
本发明叙述了一种锡青铜基自润滑复合材料及其制备方法。
铸造或粉末冶金制作的锡青铜材料,因其具有优良的物理、机械性能,耐高温、抗氧化和耐腐蚀等,是一类重要的机械结构材料。但由于其制作的滑动部件,如轴承、轴瓦和衬套等,在无油润滑及高温等条件下,滑动摩擦阻力大,温升高,磨损剧烈,甚至抱轴卡死等。因此,在航空、航天、武器系统及民用机械如在300℃使用的滚珠轴承保持架和在250~300℃使用的石膏板烘干机的滑动轴承等所使用的滑动部件,就要求不外加润滑油时,在室温~450℃时仍具有优良的物理、机械性能,低的摩擦系数和耐磨损等特性。
本发明的目的是提供一种可在室温~450℃、中低速、中低负荷条件下使用的锡青铜基自润滑复合材料及其制备方法。
本发明的内容:
在配方上,本发明选用锡青铜作为该材料的基体,镍与氧化铝为耐磨相,铝为助溶相,构成该材料的主成份。并加入适量的石墨和氧化物。依靠锡青铜-镍-铝保证该材料的机械性能。氧化铝增强耐磨性。石墨和氧化铅保证该材料在室温~450℃的润滑性。从而实现自润滑的目的。
本发明的具体配方(重量百分含量)是:锡青铜80~93%,镍1~6%,铝0.40~4%,氧化铝0.2~1.8%,石墨1.2~7.0%,余量为氧化铅。
本发明各组分的粒度要求是:锡青铜76μm,镍76μm,铝76μm,氧化铝76μm,石墨76μm,氧化铅38μm。
本发明的优选配方(重量百分含量)是:锡青铜86~92%,镍3~6%,铝0.4-1%,氧化铝0.4-1%,石墨4~7%,余量为氧化铅。
在工艺上,本发明采用粉末冶金工艺冷压成型与自由烧结法制成毛坯,经机械加工后即为实用产品。由此工艺制备的室温~450℃锡青铜基自润滑复合材料具有高强度、低摩擦、耐磨损、浸油时含油率高、均一性好等特点。本发明的制备过程是:将锡青铜、镍、铝、氧化铝、石墨和氧化铅粉按一定比例混合均匀后,装入钢模中冷压成型,置于氢气保护的自由烧结炉中,升温至700-1000℃,保温15~60分钟,自由冷却至室温,即可制得该材料的毛坯。按上述配方和工艺制得的锡青铜基自润滑复合材料的典型物理、机械性能与摩擦磨损特性如表1、表2所列。
表1锡青铜基自润滑复合材料的物理与机械性能
密度 | 硬度 | 抗压强度(Mpa) | 压溃强度(MPa) | ||
20℃ | 450℃ | 20℃ | 450℃ | ||
6.92 | 28.00 | 332.00 | 168.00 | 178.00 | 114.00 |
表2锡青铜基自润滑复合材料的摩擦-温度特性
温度(℃) | 摩擦系数 | 磨损率(×10-14m3/Nm) |
室温 | 0.14 | 0.40 |
100 | 0.17 | 1.80 |
200 | 0.18 | 4.40 |
300 | 0.18 | 6.90 |
450 | 0.15 | 50.10 |
由表1和表2可看出,该材料具有优异的物理、机械性能与摩擦磨损性能。按照本发明的配方和工艺过程制作的实用部件可在室温~450℃使用。
实施例1:按照表3列出的具体配方,采用冷压成型与自由烧结等粉末冶金工艺制备。具体是将锡青铜粉,Ni粉,Al粉,石墨+氧化铅粉,装入混料器中,以30转/分将混合粉混匀,装入所设计的钢模中,以100-500Mpa的压力下压制成型。再置如入氢气气氛保护的烧结炉中,在700-1000℃的温度下烧结成毛坯,加工或不加工,即可实用。
使用结果:用该材料制作的滑动轴承及滚珠轴承保持架在250~300℃的条件下,在石膏板烘干机和气轮机使用两年。完全满足了实用求,具有良好的可靠性。
表3 具体配方(重量百分比含量)
组成 | 锡青铜 | 镍 | 铝 | 氧化铝 | 石墨 | 氧化铅 |
1 | 87.0 | 6.0 | 1.2 | 0.8 | 2.0 | 3.0 |
2 | 90.0 | 3.0 | 0.8 | 0.2 | 4.0 | 2.0 |
3 | 90.0 | 4.0 | 0.4 | 0.4 | 1.2 | 4.0 |
4 | 93.0 | 1.0 | 2.0 | 1.2 | 1.2 | 1.6 |
5 | 83.0 | 2.0 | 4.0 | 1.8 | 3.2 | 6.0 |
6 | 85.0 | 2.0 | 3.5 | 1.0 | 2.0 | 6.5 |
7 | 80.0 | 5.0 | 2.5 | 1.5 | 7.0 | 4.0 |
8 | 86 | 3.0 | 2.5 | 1.5 | 5.0 | 2.0 |
Claims (3)
1.一种锡青铜基自润滑复合材料,其特征在于配方(重量百分含量)为锡青铜80~93%,镍1~6%,铝0.4~4.0%,氧化铝0.2~1.8%,石墨1.2~7.0,余量为氧化铅。
2.如权利要求1所述的锡青铜基自润滑复合材料,其特征在于配方(重量百分含量)为锡青铜86~92%,镍3~6%,铝0.4~1.0%,氧化铝0.4~1.0%,石墨4~7%,余量为氧化铅。
3.如权利要求1或2所述的锡青铜基自润滑复合材料的制造方法,采用粉末冶金工艺冷压成型与自由烧结法制成,其特征是将锡青铜、镍、铝、氧化铝、石墨和氧化铅按一定比例混合均匀,装入钢模具中,冷压成型;再置入氢气气氛保护的烧结炉中,在700-1000℃的温度下烧结制成。
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