CN1142306C

CN1142306C - 金属自润滑复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN1142306C
Application number: CNB011413972A
Authority: CN
Inventors: 宁莉萍; 简令奇; 王齐华; 杨生荣; 王宏刚; 张国强; 薛群基
Original assignee: Jiashan Zhongda Bearing Co ltd; Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Current assignee: Jiashan Zhongda Bearing Co ltd; Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2004-03-17
Anticipated expiration: 2021-10-25
Also published as: CN1353205A

Abstract

本发明公开了一种具有低摩擦、高耐磨、高机械强度，适合于中高速、中高负荷、长寿命要求的金属自润滑复合材料及其制备方法。用粉末冶金法在镀铜钢背上烧结一层自润滑层，然后浸渍润滑油。金属自润滑复合材料的机械强度比铸造材料还高，甚至可以与结构材料相媲美，同时具有磨合性好，摩擦系数小，耐磨性高的摩擦磨损特性。具有对环境与产品无污染，噪音低，节能等特点。可用于家用电器、纺织机械、食品机械、制药机械及农业机械中的低摩擦、高耐磨、中高速、中高负荷的润滑部件。

Description

金属自润滑复合材料及其制备方法

所属领域

本发明公开了一种具有低摩擦、高耐磨、高机械强度，适合于中高速、中高负荷、长寿命要求的金属自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

在现代机械制造工业中，轴承材料是一类用量大且使用要求高的润滑材料。机器与所有的转动零件都需用轴承、轴瓦或轴套来支承。机械制造中使用的轴承材料有几十类，其中仅铸造合金牌号就有上百种，但最符合轴承材料低摩擦、高耐磨、高机械强度要求，并且可节约材料、降低成本、减小轴承占据空间的是烧结金属含油自润滑复合材料。因为烧结金属含油自润滑复合材料的机械强度比铸造材料还高，甚至可以与结构材料相媲美，同时具有磨合性好，摩擦系数小，耐磨性高的摩擦磨损特性。经浸油后的烧结金属含油自润滑复合材料可自动调节供给摩擦区的润滑油；材料中含有的微孔有利于磨合，而且位于微孔中的润滑油可在表面形成油膜，在起动期间和在摩擦组件的各种工作条件下都能保证边界润滑；细微的游离石墨混入油中，形成高效能的胶体油石墨润滑剂，另外，细微的石墨颗粒嵌入摩擦面的凹坑中，使油膜不易破裂，因此摩擦系数显著减小，同时耐磨性提高。实践表明，家用电器、纺织机械、食品机械、制药机械、及农业机械中的低摩擦、高耐磨、中高速、中高负荷的润滑部件，都是金属含油轴承最适合的应用领域。同时，具有对环境与产品无污染，噪音低，节能等特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于低摩擦、高耐磨、中高速、中高负荷、长寿命要求的金属自润滑复合材料及其制备方法。

本发明的自润滑复合材料的结构是在镀铜钢背上有一层自润滑层。

自润滑层选用锡青铜作为基体，加入Fe、Ni、P、SiO₂、Al与石墨。其中加入Fe既是为了提高自润滑层的强度与硬度，也是为了降低成本；Ni可以提高材料的机械性能、耐蚀性和热稳定性；P是锡青铜优良的脱氧剂，不仅能提高自润滑层的耐磨性，而且其强度和硬度也有明显的增加；SiO₂可以增加自润滑层的耐磨性、高温强度和抗蚀性；Al可以提高自润滑层的耐磨性、强度和硬度以及耐蚀性。石墨是一种优良的润滑剂，在摩擦过程中从摩擦表面脱落的石墨颗粒在摩擦副之间形成一层固体润滑膜，起着减小摩擦，降低磨损的作用；同时石墨吸油的能力很强，烧结材料浸油后，细微的游离石墨混入油中，形成高效能的胶体油石墨润滑剂；另外，细微的石墨颗粒嵌入摩擦面的凹坑中，使油膜不易破裂。因此加入石墨润滑剂后摩擦系数显著减小，同时耐磨性提高。

浸油后的材料可自动调节供给摩擦区润滑油；材料中含有的微孔有利于磨合，而且位于微孔中的润滑油可在表面形成油膜，在起动期间和在摩擦组件的各种工作条件下都能保证边界润滑。

一种金属自润滑复合材料，材料的结构是在镀铜钢背上有一层自润滑层，特征在于自润滑层重量百分含量组成为锡青铜35～60％，铁15～40％，镍5～30％，磷0.2～0.8％，二氧化硅0.2～1％，铝0.1～0.6％，石墨1～20％。

自润滑层组分的粒度为锡青铜50～100μm，铁50～100μm，镍50～100μm，磷50～100μm，二氧化硅50～100μm，铝50～100μm，石墨为20～60μm。

本发明的制备方法包括以下步骤：a.按照重量百分含量组成为锡青铜35～60％，铁15～40％，镍5～30％，磷0.2～0.8％，二氧化硅0.2～1％，铝0.1～0.6％，石墨1～20％，称取物料混合混匀后平铺在镀铜钢背上，厚度1～10mm，通氢气烧结到900～1000℃，保温时间30～60min，冷却后取出，在压力100MPa下冷轧；b.进行烧结，通氢气保护，烧结温度900～1000℃，保温时间30min～60min，冷却后取出；c.浸渍润滑油。

金属自润滑复合材料的机械性能与摩擦磨损特性如表1所列。

表1金属含油自润滑复合材料的物理与机械性能

密度g/cm²	硬度HB	含油率V(％)	摩擦系数μ	磨痕宽度(mm)
密度g/cm²	硬度HB	含油率V(％)	摩擦系数μ	磨痕宽度(mm)	6～6.26	70～85	10～30	0.08～0.13	0.8～2.0

注：摩擦磨损条件：含油处理(浸渍30^#机油)，M-200型摩擦磨损试验机，负荷P＝200N，速度ν＝0.495m/s，对偶材料为淬火45^#钢。

由表1可看出，该材料具有优异的摩擦磨损性能，按照本发明的配方和工艺过程制作的实用部件减摩性与耐磨性优良。

本发明的材料适用于家用电器、纺织机械、食品机械、制药机械、及农业机械中的低摩擦、高耐磨、高速、中负荷的润滑部件。同时，具有对环境与产品无污染，噪音低，节能等特点。

附图说明

图1为金属自润滑复合材料的结构示意图。1-为自润滑层，2-为润滑油孔，3-为镀铜钢背。

具体实施方式

实施例11.按照重量百分含量组成为锡青铜48.5％，铁28％，镍20％，磷0.5％，二氧化硅0.6％，铝0.4％，石墨2％，称取物料混合混匀后平铺在镀铜钢背上，厚度1～10mm，通氢气烧结到900～1000℃，保温时间30～60min，冷却后取出，在压力100MPa下冷轧；2.进行烧结，通氢气保护，烧结温度900～1000℃，保温时间30min～60min，冷却后取出；3.浸渍润滑油。

实施例2

制备方法同实施例1，自润滑层重量百分含量组成为：锡青铜54％，铁30％，镍10％，磷0.6％，二氧化硅0.9％，铝0.1％，石墨4.4％。

实施例3

制备方法同实施例1，自润滑层重量百分含量组成为：锡青铜40％，铁20％，镍21％，磷0.2％，二氧化硅0.3％，铝0.5％，石墨18％。

实施例4

制备方法同实施例1，自润滑层重量百分含量组成为：锡青铜55％，铁15％，镍6％，磷0.2％，二氧化硅0.3％，铝0.5％，石墨13％。

实施例5

制备方法同实施例1，自润滑层重量百分含量组成为：锡青铜35％，铁33％，镍28.4％，磷0.6％，二氧化硅0.9％，铝0.1％，石墨2％。

Claims

1.一种金属自润滑复合材料，该材料的结构是在镀铜钢背上有一层自润滑层，其特征在于自润滑层重量百分含量组成为锡青铜35～60％，铁15～40％，镍5～30％，磷0.2～0.8％，二氧化硅0.2～1％，铝0.1～0.6％，石墨1～20％。

2.如权利要求1所述的材料，其特征在于自润滑层组分的粒度为锡青铜50～100μm，铁50～100μm，镍50～100μm，磷50～100μm，二氧化硅50～100μm，铝50～100μm，石墨为20～60μm。

3.如权利要求1所述材料制备方法，该方法包括以下步骤：a.按照重量百分含量组成为锡青铜35～60％，铁15～40％，镍5～30％，磷0.2～0.8％，二氧化硅0.2～1％，铝0.1～0.6％，石墨1～20％，称取物料混合混匀后平铺在镀铜钢背上，厚度1～10mm，通氢气烧结到900～1000℃，保温时间30～60min，冷却后取出，在压力100MPa下冷轧；b.进行烧结，通氢气保护，烧结温度900～1000℃，保温时间30min～60min，冷却后取出；c.浸渍润滑油。