CN113843410B - 一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法 - Google Patents

一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113843410B
CN113843410B CN202111045589.3A CN202111045589A CN113843410B CN 113843410 B CN113843410 B CN 113843410B CN 202111045589 A CN202111045589 A CN 202111045589A CN 113843410 B CN113843410 B CN 113843410B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphite
rod
iron
nickel
composite material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111045589.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113843410A (zh
Inventor
�山泉
黄沁源
李祖来
蒋业华
张文高
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN202111045589.3A priority Critical patent/CN113843410B/zh
Publication of CN113843410A publication Critical patent/CN113843410A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113843410B publication Critical patent/CN113843410B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/02—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making reinforced articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0081—Casting in, on, or around objects which form part of the product pretreatment of the insert, e.g. for enhancing the bonding between insert and surrounding cast metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/32—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
    • C23C18/34—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron using reducing agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

本发明公开一种三维构型石墨棒‑铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法，属于耐磨材料制备技术领域。本发明所述方法包括：石墨骨架构型过程，金属镍包覆过程，石墨骨架‑铁基复合过程。铁液浇铸时石墨外的镍包覆层阻碍了石墨溶于钢液发生反应，阻止石墨固溶于铁基体中进而析出硬质化合物降低基体的强韧性，摩擦滑动过程中石墨不断消耗并在摩擦滑动界面形成固体润滑介质形成油路，润滑效果显著；石墨作为固体润滑介质可降低摩擦系数、减缓摩擦表面腐蚀和氧化过程，其导热性可减少基体材料在摩擦过程中的分解。本发明所述方法可以改善热挤压和热成型过程中坯料与导板的润滑状态，有效提高工件的使用寿命，延长服役时间。

Description

一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法，属于耐磨材料制备技术领域。
背景技术
摩擦磨损现已成为机械零部件最主要的失效形式，根据资料统计，世界范围内每年约30％的一次能源会因摩擦磨损而消耗，摩擦所导致的材料磨损也会使大约60％的机械零部件失效。通过改善润滑性能来降低材料磨损已经成为增加机械装备可靠性、延长装备的使用寿命以及节约原材料和能源的重要措施。随着工业的快速发展，制造领域及机械装备对精密和高效的需求日益迫切。基础传动零部件要达到精密和高效的前提就要尽可能保证其微小的装配间隙和优异的润滑条件，此时传统的流体介质润滑方式将不能满足，因此让材料在保证其机械性能的前提下具备自润滑性能就显得尤为重要。
铁基自润滑材料因高性价比具有非常广阔的研究和应用潜力，铁石墨系金属泛指基体组织由铁-碳合金和游离态石墨组成的金属材料。因铁碳合金的组织和性能可调节范围大，基体中石墨则可以在摩擦作用时提供优异的润滑性能，两者通过某种金属制造工艺结合后具有优异的综合性能和较高的性价比，因此，作为自润滑减磨材料的应用前景巨大。
石墨颗粒与铁基复合的自润滑材料由于材料中润滑剂含量较少在摩擦过程中没有足够的润滑剂来形成润滑膜从而造成金属基体和对工件直接接触发生粘着磨损摩擦面严重拉伤，过多石墨的存在在烧结过程中可能形成过多的硬质化合物基体强度的降低使得硬质化合物在摩擦过程中易脱落进入摩擦面中产生磨粒磨损现象，滑动摩擦过程中容易形成划痕和拨落坑，使磨损量增加。此外，在高温服役过程中三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的耐磨性能好，例如在热挤压和热成型过程中的导板很容易产生失效。
发明内容
一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法，所述方法包括石墨棒的三维构型、在石墨骨架表面进行镍金属包覆、最后进行复合。烧结时镀镍层阻碍了石墨溶与钢液发生反应并与铁基体形成稳定复合界面，材料摩擦滑动过程中石墨不断消耗并在摩擦滑动界面形成固体润滑介质，石墨作为固体润滑介质可降低摩擦系数、减缓摩擦表面腐蚀和氧化过程，其导热性可减少基体材料在摩擦过程中的分解。
本发明通过以下技术方案实现，一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)石墨骨架构型：选取球形石墨和棒状石墨，将球形石墨和棒状石墨组装成金刚石晶体结构的石墨骨架，然后进行热处理。
(2)表面镀镍：将硫酸镍、硫酸铵、氨水加入水中混合制备成硫酸镍铵溶液，将热处理后的石墨骨架放入硫酸镍铵溶液中，然后将固液混合物加入高压釜进行氢还原反应，反应过程中再添加醇类表面活性剂和通用催化剂，得到镍包覆均匀的石墨骨架，将石墨骨架固定在预先制作好的砂型型腔中，合箱准备浇筑。
(3)复合过程：将配好的铸铁原料进行融化，待温度到1500～1550℃，进行浇铸，充型完毕后，随型腔一起冷却，待温度达到室温后，开箱得到三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料。
优选的，所述球形石墨的直径为15～35mm，所述棒状石墨的直径为5～20mm；球形石墨直径与棒状石墨直径比为3～2:1，构型后棒状石墨长度与球形石墨直径比为4～5:1，球形石墨和棒状石墨的密度为1.78-1.92g/cm3。
优选的，所述球形石墨上加工螺纹孔，在棒状石墨上加工螺纹，球形石墨与棒状石墨通过螺纹连接，最终得到金刚石晶体结构的石墨骨架。
优选的，步骤(1)所述热处理的条件为：温度450～550℃，保温时间1.5～2h。
优选的，本发明步骤(2)所述硫酸镍铵溶液中硫酸镍的加入量400～450g/L、硫酸铵的加入量750～800g/L、氨水的加入量400～500g/L；石墨骨架与硫酸镍铵溶液之间的质量体积比为1:2～3。
优选的，本发明步骤(2)中还原反应的条件为设定氢还原工艺参数为：氢气压力2～4MPa，釜内温度200℃，搅拌速度200rpm。
优选的，本发明步骤(2)中表面活性剂为甘油脂肪酸酯，加入量为20～25g/L。
优选的，步骤(3)中铸铁原料中原料化学成分及其质量百分比为C:0.4％～0.6％、Si:0.1％～0.25％、Mn:20％～24％、Cr:3％～4％、Ti:0.06％～0.095％、V:0.44％～0.65％、Mo:0.2％～0.4％、N:0.2％～0.3％、P＜0.01％、S＜0.01％，除上述化学成分以外，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述球形石墨和棒状石墨采用常规方法制备得到，优选为：将烘干后的石墨粉末倒入模具中，在小型液压机下进行单向压制，压制压力为400MPa，保压时间1.5min，2次保压卸压后制得圆柱形或球形压坯，将压坯放入管式烧结炉中，在600℃保温30min后升温至1150℃保温1h后随炉冷至室温；所述球形石墨和棒状石墨的密度为1.78-1.92g/cm3。
本发明的原理：本发明在选用密度为1.78-1.92g/cm3的高密度石墨棒和石墨球作为三维骨架与铁基复合，在不破坏基体的空间连续性而降低其强度的同时，为材料与填充了固体润滑介质以达到均匀稳定的自润滑效果。铁液浇铸时石墨外的镍包覆层阻碍了石墨溶于钢液发生反应，阻止石墨固溶于铁基体中进而析出硬脆的渗碳体破坏基体的空间连续性，从而降低材料强韧性，同时镍包覆层与铁基体界面处形成力学性能较好的复合界面区，与未包覆金属镍的复合过程相比，减少了石墨与铁基体界面处产生硬而脆的碳化物，使得石墨-铁基界面处强度有所保证，确保材料摩擦滑动过程中石墨介质向滑动面输送的稳定性。在摩擦滑动过程中，具有一定聚集程度的石墨相更容易被拖敷于摩擦界面形成润滑膜和转移膜，材料摩擦滑动过程中石墨不断消耗并在摩擦滑动界面形成固体润滑介质，石墨作为固体润滑介质可降低摩擦系数、减缓摩擦表面腐蚀和氧化过程，其导热性可减少基体材料在摩擦过程中的分解。
本发明的有益效果是：
(1)石墨颗粒与铁基复合的自润滑材料由于材料中石墨润滑量少而不连续，使在摩擦过程中没有足够的润滑剂来形成润滑膜从而造成金属基体和对工件直接接触发生粘着磨损摩擦面严重拉伤，而添加过多石墨使在烧结过程中可能形成过多的硬质化合物基体强度的降低使得硬质化合物在摩擦过程中易脱落进入摩擦面中产生磨粒磨损现象，滑动摩擦过程中容易形成划痕和拨落坑，使磨损量增加。本发明采用三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料，复合过程及铁液浇铸时石墨外的镍包覆层阻碍了石墨溶于钢液发生反应，阻止石墨固溶于铁基体中进而析出硬质化合物降低基体的强韧性，摩擦滑动过程中石墨不断消耗并在摩擦滑动界面形成固体润滑介质形成油路，润滑效果显著；石墨作为固体润滑介质可降低摩擦系数、减缓摩擦表面腐蚀和氧化过程，其导热性可减少基体材料在摩擦过程中的分解。
(2)在高温服役过程中三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的摩擦系数低，耐磨性能好；热挤压和热成型过程中的导板由于摩擦系数大，很容易产生零件失效，采用本发明通过自润滑效果可以改善热挤压和热成型过程中坯料与导板的润滑状态，相对于现使用的产品有效提高工件的使用寿命，延长服役时间。
(3)在摩擦滑动过程中，具有一定聚集程度的石墨相更容易被拖敷于摩擦界面形成润滑膜和转移膜，材料摩擦滑动过程中石墨不断消耗并在摩擦滑动界面形成固体润滑介质，石墨作为固体润滑介质可降低摩擦系数、减缓摩擦表面腐蚀和氧化过程，其导热性可减少基体材料在摩擦滑动过程中的分解；与传统耐磨复合材料相比，本发明的材料在摩擦滑动过程中能够不断填充固体润滑介质，降低摩擦系数，减缓摩擦表面腐蚀和氧化过程，石墨的导热性可减少基体材料在摩擦过程中的分解，从而减少摩擦副之间材料的磨损量，延长使用寿命。
(4)石墨骨架设计成金刚石晶体结构具有良好的结构性能，可以建立任意形状的骨架结构例如圆筒形、异形等用于材料的浇筑，形状结构简单，在金属浇筑过程中具有一定的支撑性能，材料具有一定的强度。
附图说明
图1是石墨骨架三维构型图；
图2石墨加工工艺图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例为本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)石墨骨架构型：选取球形石墨和棒状石墨，在球形石墨上加工螺纹孔，在棒状石墨上加工螺纹，球形石墨与棒状石墨通过螺纹连接组装成金刚石晶体结构的石墨骨架，如图1～2所示；本实施例中球形石墨直径为32mm，棒状石墨的长128mm，横截面直径为16mm，球形石墨直径与棒状石墨直径比为2:1，构型后棒状石墨长度与球形石墨直径比为4:1；本实施例中所述球形石墨和棒状石墨的密度为1.88g/cm3。
(2)表面镀镍：按硫酸镍的加入量为400g/L、硫酸铵的加入量750g/L、氨水的加入量400g/L的比例硫酸镍、硫酸铵、氨水加入水中混合制备成硫酸镍铵溶液，对石墨结构进行热处理温度450℃，保温时间1.5h；按石墨骨架与硫酸镍铵溶液之间有质量体积比为1:2的比例将热处理后的石墨结构放入硫酸镍溶液中，然后将固液混合物加入高压釜进行氢还原反应，还原反应的条件为：氢气压力3MPa，釜内温度200℃，搅拌速度200rpm；反应过程中再添加甘油脂肪酸酯作为表面活性剂(加入量为20g/L)和镍系催化剂作为通用催化剂(加入量为10g/L)，得到镍包覆均匀的石墨骨架，将石墨骨架用铁钉或铁片固定在预先制作好的砂型型腔中，合箱准备浇筑。
(3)复合过程：将配好的铸铁原料放入酸性中频炉中进行融化，待温度到1530℃，进行浇铸，充型完毕后，随型腔一起冷却，待温度达到室温后，开箱得到所需；本实施例中铁粉原料化学成分的质量百分比为C:0.5％、Si:0.2％、Mn:20％、Cr:3％、Ti:0.06％、V:0.55％、Mo:0.2％、N:0.25％、P＜0.01％、S＜0.01％，除上述化学成分以外，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例制备的三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料性能良好，具有良好的强度和耐磨性能；本实施例结构比较适合，热处理温度较低时，保温时间较短对石墨的表面油脂去除效果不明显，整体浇筑结构较为良好，具有良好的强度和耐磨性能。
实施例2
一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)石墨骨架构型：选取球形石墨和棒状石墨，在球形石墨上加工螺纹孔，在棒状石墨上加工螺纹，球形石墨与棒状石墨通过螺纹连接组装成金刚石晶体结构的石墨骨架，如图1～2所示；本实施例中球形石墨直径为16mm，棒状石墨的长80mm，横截面直径为5mm，球形石墨直径与棒状石墨直径比为3:1，构型后棒状石墨长度与球形石墨直径比为5:1；本实施例中所述球形石墨和棒状石墨的密度为1.78g/cm3。
(2)表面镀镍：按硫酸镍的加入量为450g/L、硫酸铵的加入量800g/L、氨水的加入量500g/L的比例硫酸镍、硫酸铵、氨水加入水中混合制备成硫酸镍铵溶液，对石墨结构进行热处理温度500℃，保温时间2h；按石墨骨架与硫酸镍铵溶液之间有质量体积比为1：2的比例将热处理后的石墨结构放入硫酸镍溶液中，然后将固液混合物加入高压釜进行氢还原反应，还原反应的条件为：氢气压力2MPa，釜内温度200℃，搅拌速度200rpm；反应过程中再添加甘油脂肪酸酯作为表面活性剂(加入量为23g/L)和镍系催化剂作为通用催化剂(加入量为13g/L)，得到镍包覆均匀的石墨骨架，将石墨骨架用铁钉或铁片固定在预先制作好的砂型型腔中，合箱准备浇筑。
(3)复合过程：将配好的铸铁原料放入酸性中频炉中进行融化，待温度到1530℃，进行浇铸，充型完毕后，随型腔一起冷却，待温度达到室温后，开箱得到所需；本实施例中铁粉原料化学成分的质量百分比为C:0.4％、Si:0.25％、Mn:22％、Cr:4％、Ti:0.095％、V:0.65％、Mo:0.4％、N:0.3％、P＜0.01％、S＜0.01％，除上述化学成分以外，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例制备的三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料性能优异，本实施例三维构型比较合理，形态适中，热处理温度为500℃，处理时间为2h时，制备的镍包石墨包覆效果最佳，加入甘油脂肪酸酯13g/L，可大大改善石墨的表面活性，显著提高镍包石墨的包覆率；在浇筑过程中镍包石墨有效阻碍碳溶于铁中，整体效果优异具有较好的强度和耐磨性能。
实施例3
一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)石墨骨架构型：选取球形石墨和棒状石墨，在球形石墨上加工螺纹孔，在棒状石墨上加工螺纹，球形石墨与棒状石墨通过螺纹连接组装成金刚石晶体结构的石墨骨架，如图1～2所示；本实施例中球形石墨直径为34mm，棒状石墨的长136mm，横截面直径为17mm，球形石墨直径与棒状石墨直径比为2:1，构型后棒状石墨长度与球形石墨直径比为4:1；本实施例中所述球形石墨和棒状石墨的密度为1.92g/cm3。
(2)表面镀镍：按硫酸镍的加入量为430g/L、硫酸铵的加入量760g/L、氨水的加入量450g/L的比例硫酸镍、硫酸铵、氨水加入水中混合制备成硫酸镍铵溶液，对石墨结构进行热处理温度550℃，保温时间1.5h；按石墨骨架与硫酸镍铵溶液之间有质量体积比为1：3的比例将热处理后的石墨结构放入硫酸镍溶液中，然后将固液混合物加入高压釜进行氢还原反应，还原反应的条件为：氢气压力4MPa，釜内温度200℃，搅拌速度200rpm；反应过程中再添加甘油脂肪酸酯作为表面活性剂(加入量为25g/L)和镍系催化剂作为通用催化剂(加入量为15g/L)，得到镍包覆均匀的石墨骨架，将石墨骨架用铁钉或铁片固定在预先制作好的砂型型腔中，合箱准备浇筑。
(3)复合过程：将配好的铸铁原料放入酸性中频炉中进行融化，待温度到1530℃，进行浇铸，充型完毕后，随型腔一起冷却，待温度达到室温后，开箱得到所需；本实施例中铁粉原料化学成分的质量百分比为C:0.6、Si:0.1％、Mn:24％、Cr:3％、Ti:0.07％、V:0.44％、Mo:0.3％、N:0.2％、P＜0.01％、S＜0.01％，除上述化学成分以外，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例制备的三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料性能良好，三维构型良好，具较好的强度、耐磨性和润滑性能。

Claims (4)

1.一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）石墨骨架构型：选取球形石墨和棒状石墨，将球形石墨和棒状石墨组装成金刚石晶体结构的石墨骨架，然后进行热处理；
（2）表面镀镍：将硫酸镍、硫酸铵、氨水加入水中混合制备成硫酸镍铵溶液，将热处理后的石墨骨架放入硫酸镍铵溶液中，然后将固液混合物加入高压釜进行氢还原反应，反应过程中再添加醇类表面活性剂和通用催化剂，得到镍包覆均匀的石墨骨架，将石墨骨架固定在预先制作好的砂型型腔中，合箱准备浇筑；
（3）复合过程：将配好的铸铁原料进行融化，待温度到1500~1550℃，进行浇铸，充型完毕后，随型腔一起冷却，待温度达到室温后，开箱得到三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料；
所述球形石墨的直径为15~35mm，所述棒状石墨的直径为5~20mm；球形石墨直径与棒状石墨直径比为3~2:1，构型后棒状石墨长度与球形石墨直径比为4~5:1，球形石墨和棒状石墨的密度为1.78-1.92g/cm³；
在球形石墨上加工螺纹孔，在棒状石墨上加工螺纹，球形石墨与棒状石墨通过螺纹连接；
步骤（2）所述硫酸镍铵溶液中硫酸镍的加入量400~450g/L、硫酸铵的加入量750~800g/L、氨水的加入量400~500g/L；石墨骨架与硫酸镍铵溶液之间的质量体积比为1:2~3；
步骤（2）中氢还原反应的工艺参数为：氢气压力 2~4MPa，釜内温度 200℃，搅拌速度200rpm。
2.根据权利要求1所述三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述热处理的条件为：温度450~550℃，保温时间1.5~2h。
3.根据权利要求1所述三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中表面活性剂为甘油脂肪酸酯，加入量为20~25g/L。
4.根据权利要求1所述三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：铸铁原料中原料化学成分及其质量百分比为C:0.4%~0.6%、Si:0 .1%~0 .25%、Mn:20%~24%、Cr:3%~4%、Ti:0.06%~0.095%、V:0.44%~0.65%、Mo:0.2%~0.4%、N:0.2%~0.3%、P＜0.01%、S＜0.01%，除上述化学成分以外，其余为Fe和不可避免的杂质。
CN202111045589.3A 2021-09-07 2021-09-07 一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法 Active CN113843410B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111045589.3A CN113843410B (zh) 2021-09-07 2021-09-07 一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111045589.3A CN113843410B (zh) 2021-09-07 2021-09-07 一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113843410A CN113843410A (zh) 2021-12-28
CN113843410B true CN113843410B (zh) 2023-03-21

Family

ID=78973364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111045589.3A Active CN113843410B (zh) 2021-09-07 2021-09-07 一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113843410B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106334787A (zh) * 2016-10-24 2017-01-18 三峡大学 一种梯度石墨/铝基表层自润滑复合材料及制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3577748B2 (ja) * 1993-08-06 2004-10-13 アイシン精機株式会社 金属基複合体およびその製造方法
US7172745B1 (en) * 2003-07-25 2007-02-06 Chien-Min Sung Synthesis of diamond particles in a metal matrix
BRPI0803956B1 (pt) * 2008-09-12 2018-11-21 Whirlpool S.A. composição metalúrgica de materiais particulados e processo de obtenção de produtos sinterizados autolubrificantes
CN105200261B (zh) * 2015-10-26 2016-12-07 三峡大学 一种三维空间有序结构石墨/铝复合材料及其制备方法
CN105256168B (zh) * 2015-10-26 2017-05-03 三峡大学 一种铜基‑石墨自润滑复合材料及其制备方法
CN111644599B (zh) * 2020-06-10 2022-04-12 广东科学技术职业学院 一种三维连续网络结构石墨/铸钢复合材料及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106334787A (zh) * 2016-10-24 2017-01-18 三峡大学 一种梯度石墨/铝基表层自润滑复合材料及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113843410A (zh) 2021-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103602849B (zh) 一种铜基合金滑动轴承材料及其制备方法
CN107737916A (zh) 纳米材料改性铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法
CN112553534B (zh) 一种铜铁基摩擦材料的制备方法
CN203284469U (zh) 复合涂层起套辊
CN110004373A (zh) 一种用粉末冶金减摩材料制造齿轮的方法
CN113565907A (zh) 一种动车用闸片、闸片用摩擦材料及其制备方法
CN104388749B (zh) 一种高强减摩耐磨锰铝青铜合金
CN104889405A (zh) 一种粉末冶金高镍合金轴承材料
CN110229989B (zh) 一种多元硬质合金及其制备方法
CN113843410B (zh) 一种三维构型石墨棒-铁基自润滑耐磨复合材料的制备方法
CN108515178A (zh) 一种铁铜基含油轴承材料及其制备方法
CN105671280A (zh) 一种深海采油树关键部件用钢锻件的制造方法
US6837915B2 (en) High density, metal-based materials having low coefficients of friction and wear rates
CN113444915A (zh) 一种低成本铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法
CN111705231A (zh) 一种镍基铜包石墨自润滑复合材料及其烧结方法
CN112961723A (zh) 一种基于MXene负载COFs/液态金属基润滑添加剂及其制备方法、应用和复合材料
WO2023142397A1 (zh) 一种高应力自紧力铜钢复合耐磨轴套制造方法
CN105987103B (zh) 一种电力机车用粉末冶金闸瓦
CN104889404A (zh) 一种粉末冶金高镍合金轴承材料
CN100389223C (zh) 自润滑合金材料及其制备方法
CN115673317A (zh) 一种石墨-钢基自润滑耐磨复合材料的制备方法
CN106435383A (zh) 一种导热性能好的铁基粉末冶金自润滑cng发动机气门座圈及其制作方法
CN115301941B (zh) 一种制动铜铁基复合摩擦材料及其制备方法
Wang et al. Development of copper alloy-steel bimetallic bearing materials and manufacturing technology
CN115011859A (zh) 一种石墨-钢基自润滑耐磨复合材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant