CN112605385B - 一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法，涉及轴承加工技术领域，具体工艺方法如下：1）制得氧化铝纳米片；2）将金属镍沉积在氧化铝纳米片表面，制得镍/氧化铝复合纳米片；3）制得氧化锆纳米棒；4）将镍/氧化铝复合纳米片和氧化锆纳米棒加入到研磨后的金属粉末中，分散于纯水中得到悬浮液，向悬浮液中加入聚乙烯基吡咯烷酮和聚乙烯醇，将得到的浆料转移到模具中，在磁场作用下沉降处理，干燥后进行热处理，然后模压成型，再经高温热压烧结，即可得到所需的轴承材料。本发明提供的加工方法，可以有效的降低轴承在运行中的摩擦损耗，提高轴承效率以及轴承的使用寿命。

Description

一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法
技术领域
本发明属于轴承加工技术领域，具体涉及一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法。
背景技术
轴承是机械传动机构中的支承件，用于确定旋转轴与其它零件相对运动位置，广泛应用于航空工程、钢铁加工设备、机械传动设备、磨机、矿山机械、工程机械及振动机械、环保设备、船舶、纺织机械等领域，轴承的质量及承载能力直接影响机械整机的工作性能。轴承在高速运转工作中的主要磨损消耗是由摩擦带来的，轴承中摩擦的存在不可避免地使轴承零件产生磨损。如果轴承钢的耐磨性差，轴承便会因磨损而过早地丧失精度或因旋转精度下降而使轴承振动增加、寿命降低。
减少轴承摩擦不但可以提高轴承工作能耗，而且能大幅度提高轴承的的使用寿命。轴承的滚动摩擦的主要因素来自加工质量，滚动体与滚道之间的接触面的粗糙度。降低轴承运行中的摩擦损耗，不但可以提高轴承的极限转速，增长轴承的使用寿命，而且大大的提高了轴承的工作效率，降低了生产设备的维护修理成本，为生产劳动带来了切实的利益。本发明的目的就是为了从加工工艺中对轴承材料进行改进，降低轴承运行中的摩擦损耗，从而消除滑动摩擦给轴承带来的一系列弊病。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法，具体工艺方法如下：
1）按照质量比为2-3:10，将量取的质量分数为10-13%的氯化铝溶液加入到二甘醇中，并加入占氯化铝溶液重量5-8%的聚乙二醇辛基苯基醚，混合均匀后再加入质量分数为25-30%的浓氨水，添加量为氯化铝溶液重量的20-30%，在60-70℃下以120-160r/min继续搅拌1-2h，将形成的混合溶液转入高温反应釜中，在180-200℃下反应3-4h，冷却到室温，将产物用无水乙醇洗涤并离心，最后干燥，得到氧化铝纳米片；
2）将氧化铝纳米片悬浮在去离子水中，得到浓度为40-50g/L的悬浮液，在500-600r/min磁力搅拌下，将浓度为0.8-0.9mol/L的七水合硫酸镍溶液和浓度为1.3-1.6mol/L的碳酸氢铵溶液同时逐滴加入到悬浮液中，控制七水合硫酸镍和碳酸氢铵的添加量均为去离子水体积的45-55%，并且滴加速率控制为2-4滴/s，待滴尽后 ，继续在室温下搅拌10-15h，待反应完全后，将沉淀物用去离子水反复洗涤后在60-70℃下烘干10-15h，然后置于马弗炉中，以10-12℃/min的速率升温至400-420℃，保温处理2-3h，将得到的黑色粉末置于管式炉中，氢气气氛中以4-6℃/min速率升温至800-830℃保温处理8-10h，随炉冷却至室温，得到镍/氧化铝复合纳米片；本发明中，以片层结构的氧化铝纳米片为原料，在其表面沉积镍前驱体，再通过氧化还原，得到镍/氧化铝复合纳米片，氧化铝纳米片表面沉积的金属镍具有磁性，在磁场作用下会自发的进行排列取向，填补块体结构中的空隙，从而有助于提高块体结构的密实程度，使得块体的硬度得到增强，从而可以降低轴承在运行中的摩擦损耗；
3）称取适量的四氯化锆溶于无水乙醇中，100-150r/min搅拌1-2h后再经110-120℃回流处理23-26h，得到浓度为1-1.3mol/L氧化锆溶胶，将得到的溶胶置于100-110℃烘箱中充分干燥，然后升温至300-320℃预烧处理1-2h，得到干凝胶粉，将等质量的干凝胶粉与偏钒酸钠混匀，按照偏钒酸钠质量的10-12%称取氟化钠并加入其中，经900-920℃热处理3-4h，将得到的产物用去离子水反复清洗后烘干，得到氧化锆纳米棒；本发明中，通过采用非水解溶胶-凝胶工艺合成氧化锆干凝胶粉，然后将干凝胶粉与熔盐偏钒酸钠混合制备得到氧化锆纳米棒，同时，添加的氟化钠能够加速熔盐中锆离子的传质，促进氧化锆干凝胶的溶解以及氧化锆晶体的生长发育，从而加快氧化锆纳米棒的生成；
4）将制备轴承材料所需的金属粉末加入到球磨筒内进行研磨，得到混合料，将占混合料总重量6-8%和3-4%的镍/氧化铝复合纳米片和氧化锆纳米棒加入到混合料中，混匀后超声分散于纯水中，得到固含量为0.8-1.0g/mL的悬浮液，按照混合料总重量的2-2.5%以及0.6-0.8%称取聚乙烯基吡咯烷酮和聚乙烯醇，并加入到悬浮液中，500-600W超声水浴处理20-30min，将得到的浆料转移到模具中，在磁场强度为700-1000mT的磁场作用下沉降处理5-8h，转移至干燥箱中，在45-50℃下干燥2-3d，将干燥后的块体在氮气气氛中400-450℃处理2-3h；将干燥后的块体进行热处理，可以将块体中的高分子聚合物去除；然后用滑动轴承轴瓦模具在1400-1500kg/m2的压力下模压成型，压制过程保持压力平稳，并保持3-4h，形成轴瓦毛坯，在氮气气氛下进行高温热压烧结，冷却至室温后进行打磨处理，即可得到所需的轴承材料；本发明中，通过将金属粉末球磨后得到的混合料与镍/氧化铝复合纳米片和氧化锆纳米棒一起分散于纯水中，形成悬浮液，添加的聚乙烯基吡咯烷酮和聚乙烯醇作为增稠剂及分散剂，可以使悬浮液变稠，降低镍/氧化铝复合纳米片的沉降速率，使得镍/氧化铝复合纳米片在沉降过程中有充足的时间进行排列取向；通过超声水浴处理，一方面可以将悬浮液中的气泡处理，提高块体致密度，提高镍/氧化铝复合纳米片的排列取向程度，同时，在超声作用下，氧化锆纳米棒在悬浮液中进行高速运动，与镍/氧化铝复合纳米片发生碰撞，从而嵌入到复合纳米片的片层中，使得纳米棒不易脱离，从而形成嵌插有纳米棒的复合纳米片，形成的这类特殊结构的复合纳米片在轴承材料的表面构建形成纳米片结构层，由于纳米片结构层中嵌插牢固的氧化锆纳米棒，氧化锆纳米棒在摩擦接触面间滚动或滑动，从而可以减小摩擦，从而使得轴承的摩擦损耗降低。
进一步，所述制备轴承材料的金属粉末组分如下:C0.62-0.65%，Si0.4-0.5%，Mn0.82-0.90%，Cr1.2-1.5%，Mo0.15-0.20%，Ni5.5-8.5%，MoS28-12%，W2-3%，Cr3C25-7%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe以及不可避免的杂质。
进一步，所述高温热压烧结的具体工艺如下：在25-30MPa的压力下，从室温升温至200-230℃，升温速率10-12℃/min，保温处理1-2h，再以同样的升温速率升温至950-1000℃，保温处理1-2h，再以5-6℃/min的升温速率升温至1150-1180℃，保温处理3-4h即可。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明中，通过将制备的镍/氧化铝复合纳米片和氧化锆纳米棒加入到金属粉混合料中，并分散于纯水中，进行超声处理，在超声作用下，氧化锆纳米棒在悬浮液中进行高速运动，与镍/氧化铝复合纳米片发生碰撞，从而嵌入到复合纳米片的片层中，使得纳米棒不易脱离，从而形成嵌插有纳米棒的复合纳米片，形成的这类特殊结构的复合纳米片在轴承材料的表面构建形成纳米片结构层，由于纳米片结构层中嵌插牢固的氧化锆纳米棒，氧化锆纳米棒在摩擦接触面间滚动或滑动，从而可以减小摩擦，从而使得轴承的摩擦损耗降低，再经磁场辅助下的沉降处理，在磁场作用下，镍/氧化铝复合纳米片会自发的进行排列取向，填补块体结构中的空隙，从而有助于提高块体结构的密集程度，使得块体的硬度得到增强，从而可以进一步降低轴承在运行中的摩擦损耗，从而提高轴承效率以及轴承的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法，具体工艺方法如下：
1）按照质量比为2:10，将量取的质量分数为10%的氯化铝溶液加入到二甘醇中，并加入占氯化铝溶液重量5%的聚乙二醇辛基苯基醚，混合均匀后再加入质量分数为25%的浓氨水，添加量为氯化铝溶液重量的20%，在60℃下以120r/min继续搅拌1h，将形成的混合溶液转入高温反应釜中，在180℃下反应3h，冷却到室温，将产物用无水乙醇洗涤并离心，最后干燥，得到氧化铝纳米片；
2）将氧化铝纳米片悬浮在去离子水中，得到浓度为40g/L的悬浮液，在500r/min磁力搅拌下，将浓度为0.8mol/L的七水合硫酸镍溶液和浓度为1.3mol/L的碳酸氢铵溶液同时逐滴加入到悬浮液中，控制七水合硫酸镍和碳酸氢铵的添加量均为去离子水体积的45%，并且滴加速率控制为2滴/s，待滴尽后 ，继续在室温下搅拌10h，待反应完全后，将沉淀物用去离子水反复洗涤后在60℃下烘干10h，然后置于马弗炉中，以10℃/min的速率升温至400℃，保温处理2h，将得到的黑色粉末置于管式炉中，氢气气氛中以4℃/min速率升温至800℃保温处理8h，随炉冷却至室温，得到镍/氧化铝复合纳米片；
3）称取适量的四氯化锆溶于无水乙醇中，100r/min搅拌1h后再经110℃回流处理23h，得到浓度为1mol/L氧化锆溶胶，将得到的溶胶置于100℃烘箱中充分干燥，然后升温至300℃预烧处理1h，得到干凝胶粉，将等质量的干凝胶粉与偏钒酸钠混匀，按照偏钒酸钠质量的10%称取氟化钠并加入其中，经900℃热处理3h，将得到的产物用去离子水反复清洗后烘干，得到氧化锆纳米棒；
4）将制备轴承材料所需的金属粉末加入到球磨筒内进行研磨，得到混合料，将占混合料总重量6%和3%的镍/氧化铝复合纳米片和氧化锆纳米棒加入到混合料中，混匀后超声分散于纯水中，得到固含量为0.8g/mL的悬浮液，按照混合料总重量的2%以及0.6%称取聚乙烯基吡咯烷酮和聚乙烯醇，并加入到悬浮液中，500W超声水浴处理20min，将得到的浆料转移到模具中，在磁场强度为700mT的磁场作用下沉降处理5h，转移至干燥箱中，在45℃下干燥2d，将干燥后的块体在氮气气氛中400℃处理2h，然后用滑动轴承轴瓦模具在1400kg/m2的压力下模压成型，压制过程保持压力平稳，并保持3h，形成轴瓦毛坯，在氮气气氛下进行高温热压烧结，冷却至室温后进行打磨处理，即可得到所需的轴承材料。
进一步，所述制备轴承材料的金属粉末组分如下:C0.62%，Si0.4%，Mn0.82%，Cr1.2%，Mo0.15%，Ni5.5%，MoS28%，W2%，Cr3C25%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe以及不可避免的杂质。
进一步，所述高温热压烧结的具体工艺如下：在25MPa的压力下，从室温升温至200℃，升温速率10℃/min，保温处理1h，再以同样的升温速率升温至950℃，保温处理1h，再以5℃/min的升温速率升温至1150℃，保温处理3h即可。
对照组：
按照金属粉末组分质量百分数如下:C0.63%，Si0.45%，Mn0.86%，Cr1.2-1.5%，Mo0.18%，Ni7.5%，MoS210%，W2.5%，Cr3C26%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe以及不可避免的杂质，称取制备轴承材料所需的金属粉末，加入到球磨筒内进行研磨，得到混合料，将混合料用滑动轴承轴瓦模具在1400kg/m2的压力下模压成型，压制过程保持压力平稳，并保持3h，形成轴瓦毛坯，在氮气气氛下进行高温热压烧结，冷却至室温后进行打磨处理，即可得到所需的轴承材料，所述高温热压烧结的具体工艺如下：在25MPa的压力下，从室温升温至200℃，升温速率10℃/min，保温处理1h，再以同样的升温速率升温至950℃，保温处理1h，再以5℃/min的升温速率升温至1150℃，保温处理3h即可。
测试实验
采用实施例1以及对照组提供的加工工艺制得轴承材料，对轴承材料的硬度进行测试，结果如下：实施例1的轴承材料，表面硬度为HV0.3926；对照组的轴承材料，表面硬度为HV0.3845，实施例1相比较对照组，硬度提升了9.59%；使用获得的轴承材料加工制得常规推力圆锥滚子轴承，该常规推力圆锥滚子轴承的主要参数如下：圆锥滚子的大端半径rd ＝45(mm)，圆锥滚子的长度Lr＝45(mm)，轴承节圆直径2245(mm)，圆锥滚子的大端球面半径 50(mm)，保持架框形兜孔与圆锥滚子大端外凸的轴对称曲面接触部分的柱面半径80(mm)圆锥半角为2.207°，对每个滚子施加250000(N)的轴向力，用有限元法对两种推力轴承的应力和转动过程中的摩擦能耗进行动态仿真对比，结果如下：研究发现，轴承的滚子转动7°以后，两种轴承转动接触才得以稳定，为了保证对比结果的可靠性，对比是轴承转动10°过程中，两种轴承的摩擦能耗率，结果如下：实施例1的滚子轴承的平均摩擦能耗率约699056(J/rad)，对照组的滚子轴承的平均摩擦能耗率约928361(J/rad)，实施例1相比较对照组，摩擦能耗率降低了24.70%。
实施例2
一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法，具体工艺方法如下：
1）按照质量比为2.5:10，将量取的质量分数为12%的氯化铝溶液加入到二甘醇中，并加入占氯化铝溶液重量7%的聚乙二醇辛基苯基醚，混合均匀后再加入质量分数为28%的浓氨水，添加量为氯化铝溶液重量的25%，在65℃下以150r/min继续搅拌1.5h，将形成的混合溶液转入高温反应釜中，在190℃下反应3.5h，冷却到室温，将产物用无水乙醇洗涤并离心，最后干燥，得到氧化铝纳米片；
2）将氧化铝纳米片悬浮在去离子水中，得到浓度为45g/L的悬浮液，在550r/min磁力搅拌下，将浓度为0.8mol/L的七水合硫酸镍溶液和浓度为1.5mol/L的碳酸氢铵溶液同时逐滴加入到悬浮液中，控制七水合硫酸镍和碳酸氢铵的添加量均为去离子水体积的50%，并且滴加速率控制为3滴/s，待滴尽后 ，继续在室温下搅拌12h，待反应完全后，将沉淀物用去离子水反复洗涤后在65℃下烘干12h，然后置于马弗炉中，以11℃/min的速率升温至410℃，保温处理2.5h，将得到的黑色粉末置于管式炉中，氢气气氛中以5℃/min速率升温至820℃保温处理9h，随炉冷却至室温，得到镍/氧化铝复合纳米片；
3）称取适量的四氯化锆溶于无水乙醇中，130r/min搅拌1.5h后再经115℃回流处理25h，得到浓度为1.2mol/L氧化锆溶胶，将得到的溶胶置于105℃烘箱中充分干燥，然后升温至310℃预烧处理1.5h，得到干凝胶粉，将等质量的干凝胶粉与偏钒酸钠混匀，按照偏钒酸钠质量的11%称取氟化钠并加入其中，经910℃热处理3.5h，将得到的产物用去离子水反复清洗后烘干，得到氧化锆纳米棒；
4）将制备轴承材料所需的金属粉末加入到球磨筒内进行研磨，得到混合料，将占混合料总重量7%和3.5%的镍/氧化铝复合纳米片和氧化锆纳米棒加入到混合料中，混匀后超声分散于纯水中，得到固含量为0.9g/mL的悬浮液，按照混合料总重量的2.3%以及0.7%称取聚乙烯基吡咯烷酮和聚乙烯醇，并加入到悬浮液中，550W超声水浴处理25min，将得到的浆料转移到模具中，在磁场强度为800mT的磁场作用下沉降处理6h，转移至干燥箱中，在46℃下干燥2d，将干燥后的块体在氮气气氛中420℃处理2.5h，然后用滑动轴承轴瓦模具在1450kg/m2的压力下模压成型，压制过程保持压力平稳，并保持3.5h，形成轴瓦毛坯，在氮气气氛下进行高温热压烧结，冷却至室温后进行打磨处理，即可得到所需的轴承材料。
进一步，所述制备轴承材料的金属粉末组分如下:C0.63%，Si0.45%，Mn0.86%，Cr1.2-1.5%，Mo0.18%，Ni7.5%，MoS210%，W2.5%，Cr3C26%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe以及不可避免的杂质。
进一步，所述高温热压烧结的具体工艺如下：在28MPa的压力下，从室温升温至210℃，升温速率11℃/min，保温处理1.5h，再以同样的升温速率升温至980℃，保温处理1.5h，再以6℃/min的升温速率升温至1170℃，保温处理3.5h即可。
对照组：
按照金属粉末组分质量百分数如下：C0.63%，Si0.45%，Mn0.86%，Cr1.2-1.5%，Mo0.18%，Ni7.5%，MoS210%，W2.5%，Cr3C26%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe以及不可避免的杂质，称取制备轴承材料所需的金属粉末，加入到球磨筒内进行研磨，得到混合料，将混合料用滑动轴承轴瓦模具在1450kg/m2的压力下模压成型，压制过程保持压力平稳，并保持3.5h，形成轴瓦毛坯，在氮气气氛下进行高温热压烧结，冷却至室温后进行打磨处理，即可得到所需的轴承材料，所述高温热压烧结的具体工艺如下：在28MPa的压力下，从室温升温至210℃，升温速率11℃/min，保温处理1.5h，再以同样的升温速率升温至980℃，保温处理1.5h，再以6℃/min的升温速率升温至1170℃，保温处理3.5h即可。
测试实验
采用实施例2以及对照组提供的加工工艺制得轴承材料，对轴承材料的硬度进行测试，结果如下：实施例2的轴承材料，表面硬度为HV0.3935；对照组的轴承材料，表面硬度为HV0.3851，实施例2相比较对照组，硬度提升了9.87%；使用获得的轴承材料加工制得常规推力圆锥滚子轴承，该常规推力圆锥滚子轴承的主要参数如下：圆锥滚子的大端半径rd ＝45(mm)，圆锥滚子的长度Lr＝45(mm)，轴承节圆直径2245(mm)，圆锥滚子的大端球面半径 50(mm)，保持架框形兜孔与圆锥滚子大端外凸的轴对称曲面接触部分的柱面半径80(mm)圆锥半角为2.207°，对每个滚子施加250000(N)的轴向力，用有限元法对两种推力轴承的应力和转动过程中的摩擦能耗进行动态仿真对比，结果如下：研究发现，轴承的滚子转动7°以后，两种轴承转动接触才得以稳定，为了保证对比结果的可靠性，对比是轴承转动10°过程中，两种轴承的摩擦能耗率，结果如下：实施例2的滚子轴承的平均摩擦能耗率约687215(J/rad)，对照组的滚子轴承的平均摩擦能耗率约918246(J/rad)，实施例2相比较对照组，摩擦能耗率降低了25.16%。
实施例3
一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法，具体工艺方法如下：
1）按照质量比为3:10，将量取的质量分数为13%的氯化铝溶液加入到二甘醇中，并加入占氯化铝溶液重量8%的聚乙二醇辛基苯基醚，混合均匀后再加入质量分数为30%的浓氨水，添加量为氯化铝溶液重量的30%，在70℃下以160r/min继续搅拌2h，将形成的混合溶液转入高温反应釜中，在200℃下反应4h，冷却到室温，将产物用无水乙醇洗涤并离心，最后干燥，得到氧化铝纳米片；
2）将氧化铝纳米片悬浮在去离子水中，得到浓度为50g/L的悬浮液，在600r/min磁力搅拌下，将浓度为0.9mol/L的七水合硫酸镍溶液和浓度为1.6mol/L的碳酸氢铵溶液同时逐滴加入到悬浮液中，控制七水合硫酸镍和碳酸氢铵的添加量均为去离子水体积的55%，并且滴加速率控制为4滴/s，待滴尽后 ，继续在室温下搅拌15h，待反应完全后，将沉淀物用去离子水反复洗涤后在70℃下烘干15h，然后置于马弗炉中，以12℃/min的速率升温至420℃，保温处理3h，将得到的黑色粉末置于管式炉中，氢气气氛中以6℃/min速率升温至830℃保温处理10h，随炉冷却至室温，得到镍/氧化铝复合纳米片；
3）称取适量的四氯化锆溶于无水乙醇中，150r/min搅拌2h后再经120℃回流处理26h，得到浓度为1.3mol/L氧化锆溶胶，将得到的溶胶置于110℃烘箱中充分干燥，然后升温至320℃预烧处理2h，得到干凝胶粉，将等质量的干凝胶粉与偏钒酸钠混匀，按照偏钒酸钠质量的12%称取氟化钠并加入其中，经920℃热处理4h，将得到的产物用去离子水反复清洗后烘干，得到氧化锆纳米棒；
4）将制备轴承材料所需的金属粉末加入到球磨筒内进行研磨，得到混合料，将占混合料总重量8%和4%的镍/氧化铝复合纳米片和氧化锆纳米棒加入到混合料中，混匀后超声分散于纯水中，得到固含量为1.0g/mL的悬浮液，按照混合料总重量的2.5%以及0.8%称取聚乙烯基吡咯烷酮和聚乙烯醇，并加入到悬浮液中，600W超声水浴处理30min，将得到的浆料转移到模具中，在磁场强度为1000mT的磁场作用下沉降处理8h，转移至干燥箱中，在50℃下干燥3d，将干燥后的块体在氮气气氛中450℃处理3h，然后用滑动轴承轴瓦模具在1500kg/m2的压力下模压成型，压制过程保持压力平稳，并保持4h，形成轴瓦毛坯，在氮气气氛下进行高温热压烧结，冷却至室温后进行打磨处理，即可得到所需的轴承材料。
进一步，所述制备轴承材料的金属粉末组分如下:C0.65%，Si0.5%，Mn0.90%，Cr1.5%，Mo0.20%，Ni8.5%，MoS212%，W3%，Cr3C27%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe以及不可避免的杂质。
进一步，所述高温热压烧结的具体工艺如下：在30MPa的压力下，从室温升温至230℃，升温速率12℃/min，保温处理2h，再以同样的升温速率升温至1000℃，保温处理2h，再以6℃/min的升温速率升温至1180℃，保温处理4h即可。
对照组：
按照金属粉末组分质量百分数如下：C0.65%，Si0.5%，Mn0.90%，Cr1.5%，Mo0.20%，Ni8.5%，MoS212%，W3%，Cr3C27%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe以及不可避免的杂质，称取制备轴承材料所需的金属粉末，加入到球磨筒内进行研磨，得到混合料，将混合料用滑动轴承轴瓦模具在1500kg/m2的压力下模压成型，压制过程保持压力平稳，并保持4h，形成轴瓦毛坯，在氮气气氛下进行高温热压烧结，冷却至室温后进行打磨处理，即可得到所需的轴承材料，所述高温热压烧结的具体工艺如下：在30MPa的压力下，从室温升温至230℃，升温速率12℃/min，保温处理2h，再以同样的升温速率升温至1000℃，保温处理2h，再以6℃/min的升温速率升温至1180℃，保温处理4h即可。
测试实验
采用实施例3以及对照组提供的加工工艺制得轴承材料，对轴承材料的硬度进行测试，结果如下：实施例3的轴承材料，表面硬度为HV0.3918；对照组的轴承材料，表面硬度为HV0.3837，实施例3相比较对照组，硬度提升了9.72%；使用获得的轴承材料加工制得常规推力圆锥滚子轴承，该常规推力圆锥滚子轴承的主要参数如下：圆锥滚子的大端半径rd ＝45(mm)，圆锥滚子的长度Lr＝45(mm)，轴承节圆直径2245(mm)，圆锥滚子的大端球面半径 50(mm)，保持架框形兜孔与圆锥滚子大端外凸的轴对称曲面接触部分的柱面半径80(mm)圆锥半角为2.207°，对每个滚子施加250000(N)的轴向力，用有限元法对两种推力轴承的应力和转动过程中的摩擦能耗进行动态仿真对比，结果如下：研究发现，轴承的滚子转动7°以后，两种轴承转动接触才得以稳定，为了保证对比结果的可靠性，对比是轴承转动10°过程中，两种轴承的摩擦能耗率，结果如下：实施例3的滚子轴承的平均摩擦能耗率约683263(J/rad)，对照组的滚子轴承的平均摩擦能耗率约911382(J/rad)，实施例3相比较对照组，摩擦能耗率降低了25.03%。
通过上述试验结果可知，本发明提供的加工工艺，加工制得的轴承材料制成轴承后，可以有效的降低轴承在运行中的摩擦损耗，从而提高轴承效率以及轴承的使用寿命。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法，其特征在于，具体工艺方法如下：
1）量取适量的氯化铝溶液加入到二甘醇中，并加入适量的聚乙二醇辛基苯基醚，混合均匀后再加入的浓氨水，在60-70℃下继续搅拌1-2h，将形成的混合溶液转入高温反应釜进行高温反应，所述搅拌转速为120-160r/min；所述反应温度为180-200℃，反应时间3-4h，冷却到室温，将产物用无水乙醇洗涤并离心，最后干燥，得到氧化铝纳米片；
2）将适量的氧化铝纳米片悬浮在去离子水中，得到悬浮液，在磁力搅拌下，将适量的七水合硫酸镍溶液和碳酸氢铵溶液同时逐滴加入到悬浮液中，所述悬浮液的浓度为40-50g/L；所述七水合硫酸镍的浓度为0.8-0.9mol/L，碳酸氢铵的浓度为1.3-1.6mol/L，所述七水合硫酸镍和碳酸氢铵的添加量均为去离子水体积的45-55%，所述滴加速率为2-4滴/s，待滴尽后，继续在室温下搅拌10-15h，待反应完全后，将沉淀物用去离子水反复洗涤后烘干，所述烘干温度为60-70℃，然后置于马弗炉中，升温至400-420℃，保温处理2-3h，将得到的黑色粉末置于管式炉中，氢气气氛中800-830℃保温处理8-10h，随炉冷却至室温，得到镍/氧化铝复合纳米片，所述磁力搅拌的转速为500-600r/min；烘干时间10-15h；所述马弗炉中升温速率为10-12℃/min，管式炉中升温速率为4-6℃/min；
3）称取适量的四氯化锆溶于无水乙醇中，搅拌1-2h后再经110-120℃回流处理23-26h，得到氧化锆溶胶，将得到的溶胶置于100-110℃烘箱中充分干燥，然后升温至300-320℃预烧处理1-2h，得到干凝胶粉，将等质量的干凝胶粉与偏钒酸钠混合后加入适量的氟化钠，经900-920℃热处理3-4h，将得到的产物用去离子水反复清洗后烘干，得到氧化锆纳米棒；
4）将制备轴承材料所需的金属粉末加入到球磨筒内进行研磨，得到混合料，将适量的镍/氧化铝复合纳米片和氧化锆纳米棒加入到混合料中，混匀后超声分散于纯水中，得到悬浮液，向悬浮液中加入适量的聚乙烯基吡咯烷酮和聚乙烯醇，超声水浴处理20-30min，所述镍/氧化铝复合纳米片和氧化锆纳米棒的添加量占混合料总重量的6-8%和3-4%；所述悬浮液中，固含量为0.8-1.0g/mL；所述聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇的添加量占混合料总重量的2-2.5%、0.6-0.8%，所述超声搅拌的功率为500-600W，将得到的浆料转移到模具中，在磁场作用下沉降处理5-8h，所述磁场强度为700-1000mT，转移至干燥箱中，在45-50℃下干燥2-3d，将干燥后的块体在氮气气氛中400-450℃处理2-3h，然后用滑动轴承轴瓦模具模压成型，形成轴瓦毛坯，在氮气气氛下进行高温热压烧结，冷却至室温后进行打磨处理，即可得到所需的轴承材料。
2.如权利要求1所述的一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法，其特征在于，工艺步骤1）中，所述氯化铝溶液的质量分数为10-13%；所述氯化铝溶液与二甘醇的质量比为2-3:10；所述聚乙二醇辛基苯基醚的添加量占氯化铝溶液重量的5-8%；所述浓氨水的质量分数为25-30%，添加量为氯化铝溶液重量的20-30%。
3.如权利要求1所述的一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法，其特征在于，工艺步骤3）中，所述搅拌转速为100-150r/min；所述氧化锆溶胶的浓度为1-1.3mol/L；所述氟化钠的添加量占偏钒酸钠质量的10-12%。
4.如权利要求1所述的一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法，其特征在于，工艺步骤4）中，所述制备轴承材料的金属粉末组分如下：C0.62-0.65%，Si0.4-0.5%，Mn0.82-0.90%，Cr1.2-1.5%，Mo0.15-0.20%，Ni5.5-8.5%，MoS28-12%，W2-3%，Cr3C25-7%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe以及不可避免的杂质。
5.如权利要求1所述的一种降低轴承摩擦损耗的轴承材料的加工方法，其特征在于，工艺步骤4）中，所述模压成型的压力为1400-1500kg/m2，保持3-4h；所述高温热压烧结的具体工艺如下：在25-30MPa的压力下，从室温升温至200-230℃，升温速率10-12℃/min，保温处理1-2h，再以同样的升温速率升温至950-1000℃，保温处理1-2h，再以5-6℃/min的升温速率升温至1150-1180℃，保温处理3-4h即可。
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