CN111085687A - 一种自润滑复合材料及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自润滑复合材料及其生产工艺，包括合金基层和自润滑涂层，自润滑复合材料生产工艺，包括以下步骤：合金粉末混合、合金基层成型、多孔层二次成型、合金基层烧结、自润滑涂料的配制、自润滑涂层的喷涂、自润滑涂层烧结：本发明用粉末冶金技术制备合金基层，然后通过聚甲基丙烯酸甲酯颗粒在合金基层表面形成多孔组织，使得后续的固态润滑剂即自润滑涂层的附着更加的牢固，同时涂层不含铅；制作工艺简单、成本低。

Description

一种自润滑复合材料及其生产工艺
技术领域
本发明涉及自润滑生产领域，具体是一种自润滑复合材料及其生产工艺。
背景技术
固体润滑材料是指利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面间的摩擦磨损作用。在固体润滑过程中，固体润滑材料和周围介质要与摩擦表面发生物理、化学反应生成固体润滑膜，降低磨擦磨损。
目前的自润滑轴承一般由高力黄铜通过打孔镶嵌石墨润滑颗粒制作而成，整个轴承为全铜合金制成，不但制作工艺复杂，而且成本较高，加上铜合金的冶炼对环境存在一定的污染，有待对此传统生产工艺进行改善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自润滑复合材料及其生产工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自润滑复合材料，包括合金基层和自润滑涂层，所述合金基层由铁、锌、锡、镍的合金粉末烧结而成；所述自润滑涂层包括聚本脂粉末：5-30％、芳纶纤维：2-15％、聚四氟乙稀：余量。
进一步的，所述铁、镍的细度在300目以上，所述锌和锡的细度在200 目以上。
进一步的，所述聚本脂粉末、芳纶纤维和聚四氟乙稀的平均粒径不大于 15μm。
进一步的，所述的自润滑涂料的组成成份中按重量百分含量还有0.1～ 1％的摩擦调节剂。
进一步的，所述摩擦调节剂是指CrO2、SiO2、A12O3、ZnO、SiC、Si3N4中的一种或是它们中的任何几种混合物。
自润滑复合材料生产工艺，包括以下步骤：
步骤1、合金粉末混合：具体，采用混料机将原料混合物按比例混合后搅拌3-4小时，所述的混料机转速为8转/min，取出第一份合金粉末；然后加入造孔剂继续通过混料机将混合物搅拌5-10分钟，得到第二份合金粉末；其中第一份合金粉末和第二份合金粉末的重量比为9:1；
步骤2、合金基层成型：具体的，采用成型机将步骤1中的第一份合金粉末原料混合物压制成型，成型机压力为600吨；
步骤3、多孔层二次成型：在步骤2的得到的压制成型的金属块上均匀铺设第二份合金粉末，然后通过成型机压制成型，成型机压力为600吨；
步骤4、合金基层烧结：采用真空烧结炉将压制成型的混合物先进行500℃左右的高温烧结，保温2小时使其真空脱脂，使混合物内的聚甲基丙烯酸甲酯通过真空和高温使之气化，被真空抽走，使烧结上表面内部形成多孔组织，所述的真空炉真空度指标为6.7X10-3，加热最高温度1320℃；然后混合物在真空烧结炉内继续升温至烧结，温度控制在1050℃，然后保温2.5小时后自然冷却出炉；
步骤5、自润滑涂料的配制：用溶剂N-甲基吡咯烷酮作为溶剂，加入聚本脂粉末、芳纶纤维和聚四氟乙稀配置成涂料混合物充分搅拌2～4h，以无明显气泡为度；配制室环境温湿度为温度20℃～25℃、湿度50％以下；
步骤6、自润滑涂层的喷涂：用涂装机对合金基层喷涂表面喷涂，涂层表面均匀无漏喷区域及气泡，喷涂室环境温湿度为温度20℃～25℃、湿度50％以下；
步骤7、自润滑涂层烧结：烘箱炉初设温度50℃左右，单面干燥加温以 50℃、10h线性升温至300℃后，保温1h后，再300℃、1h线性升温到380℃后保温1h，停止加热自然冷却出炉。
进一步的，所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的细度在200目以上。
进一步的，在步骤5中，加入占混合物总质量80％的研磨锆珠，在 2300r/min速度下研磨分散0.5h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用粉末冶金技术制备合金基层，然后通过聚甲基丙烯酸甲酯颗粒在合金基层表面形成多孔组织，使得后续的固态润滑剂即自润滑涂层的附着更加的牢固，同时涂层不含铅；制作工艺简单、成本低。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
一种自润滑复合材料，
包括合金基层和自润滑涂层，
所述合金基层由铁、锌、锡、镍的合金粉末烧结而成，
所述铁、镍的细度在300目以上，所述锌和锡的细度在200目以上；
所述的自润滑涂层的自润滑涂料组成成份按重量百分含量包括：
聚本脂粉末：5-30％；
芳纶纤维：2-15％；
聚四氟乙稀：余量；
其中，聚本脂粉末、芳纶纤维和聚四氟乙稀的平均粒径不大于15μm，
进一步的，所述的自润滑涂料的组成成份中按重量百分含量还有0.1～ 1％的摩擦调节剂。
所述的摩擦调节剂是指CrO2、SiO2、A12O3、ZnO、SiC、Si3N4中的一种或是它们中的任何几种混合物。
自润滑复合材料生产工艺，包括以下步骤：
步骤1、合金粉末混合：具体，采用混料机将原料混合物按比例混合后搅拌3-4小时，所述的混料机转速为8转/min，取出第一份合金粉末；然后加入造孔剂继续通过混料机将混合物搅拌5-10分钟，得到第二份合金粉末；其中第一份合金粉末和第二份合金粉末的重量比为9:1；
其中，造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的细度在200目以上；
步骤2、合金基层成型：具体的，采用成型机将步骤1中的第一份合金粉末原料混合物压制成型，成型机压力为600吨；
步骤3、多孔层二次成型：在步骤2的得到的压制成型的金属块上均匀铺设第二份合金粉末，然后通过成型机压制成型，成型机压力为600吨；
步骤4、合金基层烧结：采用真空烧结炉将压制成型的混合物先进行500℃左右的高温烧结，保温2小时使其真空脱脂，使混合物内的聚甲基丙烯酸甲酯通过真空和高温使之气化，被真空抽走，使烧结上表面内部形成多孔组织，所述的真空炉真空度指标为6.7X10-3，加热最高温度1320℃；然后混合物在真空烧结炉内继续升温至烧结，温度控制在1050℃，然后保温2.5小时后自然冷却出炉；
步骤5、自润滑涂料的配制：用溶剂N-甲基吡咯烷酮作为溶剂，加入聚本脂粉末、芳纶纤维和聚四氟乙稀配置成涂料混合物充分搅拌2～4h，以无明显气泡为度；配制室环境温湿度为温度20℃～25℃、湿度50％以下；
步骤6、自润滑涂层的喷涂：用涂装机对合金基层喷涂表面喷涂，涂层表面均匀无漏喷区域及气泡，喷涂室环境温湿度为温度20℃～25℃、湿度50％以下；
步骤7、自润滑涂层烧结：烘箱炉初设温度50℃左右，单面干燥加温以 50℃、10h线性升温至300℃后，保温1h后，再300℃、1h线性升温到380℃后保温1h，停止加热自然冷却出炉。
进一步的，在步骤5中，加入占混合物总质量80％的研磨锆珠，在 2300r/min速度下研磨分散0.5h；
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种自润滑复合材料，包括合金基层和自润滑涂层，其特征在于，所述合金基层由铁、锌、锡、镍的合金粉末烧结而成；所述自润滑涂层包括聚本脂粉末：5-30％、芳纶纤维：2-15％、聚四氟乙稀：余量。
2.根据权利要求1所述的一种自润滑复合材料，其特征在于，所述铁、镍的细度在300目以上，所述锌和锡的细度在200目以上。
3.根据权利要求1所述的一种自润滑复合材料，其特征在于，所述聚本脂粉末、芳纶纤维和聚四氟乙稀的平均粒径不大于15μm。
4.根据权利要求1所述的一种自润滑复合材料，其特征在于，所述的自润滑涂料的组成成份中按重量百分含量还有0.1～1％的摩擦调节剂。
5.根据权利要求1所述的一种自润滑复合材料，其特征在于，所述摩擦调节剂是指CrO2、SiO2、A12O3、ZnO、SiC、Si3N4中的一种或是它们中的任何几种混合物。
6.自润滑复合材料生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、合金粉末混合：具体，采用混料机将原料混合物按比例混合后搅拌3-4小时，所述的混料机转速为8转/min，取出第一份合金粉末；然后加入造孔剂继续通过混料机将混合物搅拌5-10分钟，得到第二份合金粉末；其中第一份合金粉末和第二份合金粉末的重量比为9:1；
步骤2、合金基层成型：具体的，采用成型机将步骤1中的第一份合金粉末原料混合物压制成型，成型机压力为600吨；
步骤3、多孔层二次成型：在步骤2的得到的压制成型的金属块上均匀铺设第二份合金粉末，然后通过成型机压制成型，成型机压力为600吨；
步骤4、合金基层烧结：采用真空烧结炉将压制成型的混合物先进行500℃左右的高温烧结，保温2小时使其真空脱脂，使混合物内的聚甲基丙烯酸甲酯通过真空和高温使之气化，被真空抽走，使烧结上表面内部形成多孔组织，所述的真空炉真空度指标为6.7X10-3，加热最高温度1320℃；然后混合物在真空烧结炉内继续升温至烧结，温度控制在1050℃，然后保温2.5小时后自然冷却出炉；
步骤5、自润滑涂料的配制：用溶剂N-甲基吡咯烷酮作为溶剂，加入聚本脂粉末、芳纶纤维和聚四氟乙稀配置成涂料混合物充分搅拌2～4h，以无明显气泡为度；配制室环境温湿度为温度20℃～25℃、湿度50％以下；
步骤6、自润滑涂层的喷涂：用涂装机对合金基层喷涂表面喷涂，涂层表面均匀无漏喷区域及气泡，喷涂室环境温湿度为温度20℃～25℃、湿度50％以下；
步骤7、自润滑涂层烧结：烘箱炉初设温度50℃左右，单面干燥加温以50℃、10h线性升温至300℃后，保温1h后，再300℃、1h线性升温到380℃后保温1h，停止加热自然冷却出炉。
7.根据权利要求6所述的一种自润滑复合材料生产工艺，其特征在于，所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的细度在200目以上。
8.根据权利要求6所述的一种自润滑复合材料生产工艺，其特征在于，在步骤5中，加入占混合物总质量80％的研磨锆珠，在2300r/min速度下研磨分散0.5h。
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