CN1313742C - 铜基高温自润滑复合材料 - Google Patents

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Abstract

一种铜基高温自润滑复合材料，其特征在于复合材料的基体为铜合金，自润滑组元为石墨，其化学成份的重量百分比为：Ni：5%-15%；C：5%-15%；Sn：4%-8%；Zn：4%-8%；Pb：2%-5%；Mo：0.5%-3%；Fe：1%-3%；余量为Cu。该复合材料具有抗氧化，耐腐蚀与高温耐磨损等特性，主要用于200～500℃范围的轴承和导套。

Description

铜基高温自润滑复合材料
技术领域：
本发明涉及自润滑复合材料，具体是一种铜基高温自润滑复合材料。
背景技术：
铜基粉末冶金含油轴承和铜基合金轴瓦，其润滑剂多为各种润滑油脂，当温度超过350℃时，特别是在500℃时，因润滑油脂分解基体强度下降，导致材料摩擦系数增大，耐磨性降低，磨损急骤加大而失效。至今尚未见到能在500℃时工作的铜基自润滑材料的报道。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种能在500℃时正常工作的铜基自润滑复合材料。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
本发明所述的铜基高温自润滑复合材料，其特点是复合材料的基体为铜合金，自润滑组元为石墨，化学成份的重量百分比为：
Ni：5％-15％；  C：5％-15％；    Sn：4％-8％；  Zn：4％-8％；
Pb：2％-5％；   Mo：0.5％-3％；  Fe：1％-3％；  余量为Cu。
本发明所述的铜基高温自润滑复合材料整体密度为6.8-7.5g/cm3。
本发明所述的铜基高温自润滑复合材料，其中的碳是由石墨和碳纤维组成的；碳纤维占总体积百分比为0.5-1％，直径为5-10μm，长度为1-3mm。
本发明所述的铜基高温自润滑复合材料，其中石墨和碳纤维的表面采用复合镀层；所述复合镀层为先镀上铜层，再镀镍层或铁层。
本发明采用铜粉或预合金铜粉加入所需合金元素和表面经过化学镀的石墨粉和碳纤维，经混料、压制、烧结，制成所需材料。
关于铜基体合金化设计：
本发明在铜基体中添加锡、锌等合金元素起固溶强化作用，加入镍、钼、铁等高温合金元素，提高材料耐热性能，加入高强度碳纤维，使基体进一步增强增韧，从而提高基体的热变形温度。由于润滑组元石墨和碳纤维与铜基体不相容，界面结合强度低，因此采用化学镀在石墨和碳纤维表面先镀上铜层，再施镀镍层或铁层，形成复合镀层，该镀层亦称为镀膜；在烧结过程中，镀膜与铜基体通过扩散、固溶、反应来提高界面结合强度，从而提高复合材料的高温力学性能。
主要技术参数：
  密度g/cm3   硬度HB   抗压强度MPa   摩擦系数μ   使用温度℃
  6.8-7.5   32-60   360-630   0.15-0.25   500
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明使铜基自润滑材料的最高使用温度由原先350℃提高到500℃。
2、本发明具有抗氧化，耐腐蚀与高温耐磨损等特性，其应用领域广泛，主要用于200-500℃范围的轴承和导套，如用于食品加热机械上的轴承和滑块，工程机械高压泵侧板，用于铝压铸机和注塑机上的导套，用于钢厂轧机上的轧辊轴承套，钢包吊耳轴承，以及铁路机车和汽车发动机上耐温承载衬套等。
3、本发明成本低经济效益高：该材料市场前景十分看好，税后利润为30-40％。
附图为本发明工艺流程图。
具体实施方式：
采用铜粉或预合金铜粉加入所需合金元素和表面经过化学镀的石墨粉和碳纤维，经混料、压制、烧结，制成所需材料，工艺流程参见附图。
实施例1：
用6-6-3锡青铜预合金粉，加入-200目的镍粉、钼粉、铁粉和经过表面复合镀的石墨粉和碳纤维。石墨粉为鳞片状天然石墨粉，碳纤维直径为5-10μm，长度为1-3mm。石墨粉和碳纤维用化学镀，先镀铜层，后镀镍层，形成Cu+Ni的复合镀层。具体化学成份见表1。
表1
  元素   Ni   C   Sn   Pb   Zn   Mo   Fe   Cu
  W(％)   10   8   6   3   6   1   1.5   余量
将上述原料装入“V”型混料机中混合2小时。
把混合好的料装入钢制模具中，在液压机上单位压制压力为600MPa，压制成所需形状的压坯，将压坯放入氨分解保护气氛中，烧结温度880℃，保温60分钟。复合材料的力学性能见表2，摩擦磨损性能见表3。
表2
  密度g/cm3   硬度HB   冲击韧性J/cm2   抗压强度MPa
7.02 39 3.18   20℃   500℃
  394   211
表3复合材料的摩擦磨损性能
  温度   20℃   200℃   350℃   500℃
  指标   μ   w   μ   w   μ   w   μ   w
  数值   0.20   4.94   0.20   6.83   0.22   16.19   0.25   29.72
μ为摩擦系数，w为磨损体积(10-11m3)
摩擦系数在MG-200高速高温摩擦磨损试验机进行。
磨损试验采用大越式高温摩擦磨损试验机进行，试验条件为：干摩擦磨损状况，对磨材料为Cr12钢，试验温度从室温到500℃，摩擦线速度0.51m/s、载荷2.6Kg，每次磨损试验行程为600m。
实施例2：
用5-5-5锡青铜预合金粉，加入-200目的镍粉、钼粉、铁粉和经过表面复合镀的石墨粉和碳纤维。石墨粉为鳞片状无燃石墨粉，碳纤维直径为5-10μm，长度为1-3mm。石墨粉和碳纤维用化学镀，先镀铜层，后镀镍层，形成Cu+Fe的复合镀层。具体化学成份见表4。
表4
  元素   Ni   C   Sn   Pb   Zn   Mo   Fe   Cu
  W(％)   5   5   5   5   5   3   3   余量
将上述原料装入“V”型混料机中混合2小时。把混合好的料装入钢制模具中，在液压机上单位压制压力为600MPa，压制成所需形状的压坯，将压坯放入氨分解保护气氛中，烧结温度850℃，保温60分钟，再经复压复烧。复合材料的力学性能见表5，摩擦磨损性能见表6。
表5
  密度g/cm3   硬度HB   冲击韧性J/cm2   抗压强度MPa
6.8 32 3.05   20℃   500℃
  370   206
表6复合材料的摩擦磨损性能
  温度   20℃   200℃   350℃   500℃
  指标   μ   w   μ   w   μ   W   μ   w
  数值   0.18   1.98   0.17   6.35   0.16   8.7   0.18   21.56
实施例3：
用4-4-2锡青铜预合金粉，加入-200目的镍粉、钼粉、铁粉和经过表面复合镀的石墨粉和碳纤维。石墨粉为鳞片状天然石墨粉，碳纤维直径为5-10μm，长度为1-3mm。石墨粉和碳纤维用化学镀，先镀铜层，后镀镍层，形成Cu+Ni的复合镀层。具体化学成份见表1。
表7
  元素   Ni   C   Sn   Pb   Zn   Mo   Fe   Cu
  W(％)   15   15   4   2   4   0.5   1   余量
将上述原料装入“V”型混料机中混合2小时。把混合好的料装入石墨模具中，在热压机上压制成所需形状的压坯。复合材料的力学性能见表8。复合材料的摩擦磨损性能见表9。
表8
  密度g/cm3   硬度HB   冲击韧性J/cm2   压缩强度MPa
6.8 32 3.18   20℃   500℃
  386   223
表9复合材料的摩擦磨损性能
  温度   20℃   200℃   350℃   500℃
  指标   μ   w   μ   w   μ   W   μ   w
  数值   0.18   1.92   0.17   5.23   0.16   9.1   0.15   22.34
实施例4：
用100目电解铜粉，加入-200目的镍粉、钼粉、铁粉锌粉、锡粉、铅粉和经过表面复合镀的石墨粉和碳纤维。石墨粉为鳞片状天然石墨粉，碳纤维直径为5-10μm，长度为1-3mm。石墨粉和碳纤维用化学镀，先镀铜层，后镀镍层，形成Cu+Ni的复合镀层。具体化学成份见表10。
表10
元素 Ni C Sn Pb Zn Mo Fe Cu
  W(％)   15   8   8   3   8   1   1.5   余量
将上述原料装入“V”型混料机中混合2小时。把混合好的料装入钢制模具中，在液压机上单位压制压力为600MPa，压制成所需形状的压坯，将压坯放入氨分解保护气氛中，烧结温度880℃，保温60分钟。复合材料的力学性能见表11，复合材料的摩擦磨损性能表12。
表11
  密度g/cm3   硬度HB   冲击韧性J/cm2   抗压强度MPa
7.02 36 3.18   20℃   500℃
  394   211
表12复合材料的摩擦磨损性能
  温度   20℃   200℃   350℃   500℃
  指标   μ   w   μ   w   μ   w   μ   w
  数值   0.18   2.57   0.16   7.62   0.15   13.91   0.17   52.36
实施例5：
用4-4-2锡青铜预合金粉，加入-200目的镍粉、钼粉、铁粉和经过表面复合镀的石墨粉和碳纤维。石墨粉为鳞片状天然石墨粉，碳纤维直径为5-10μm，长度为1-3mm。石墨粉和碳纤维用化学镀，先镀铜层，后镀镍层，形成Cu+Ni的复合镀层。具体化学成份见表1。
表13
  元素   Ni   C   Sn   Pb   Zn   Mo   Fe   Cu
  W(％)   12   5   4   2   4   3   1   余量
将上述原料装入“V”型混料机中混合2小时。把混合好的料装入石墨模具中，在热压机上压制成所需形状的压坯。复合材料的力学性能见表8。复合材料的摩擦磨损性能见表9。
表14
  密度g/cm3   硬度HB   冲击韧性J/cm2   压缩强度MPa
7.5 60 4.2   20℃   500℃
  630   360
表15复合材料的摩擦磨损性能
  温度   20℃   200℃   350℃   500℃
  指标   μ   w   μ   w   μ   w   μ   w
  数值   0.245   1.35   0.24   3.35   0.245   7.1   0.25   20.54

Claims (5)

1、一种铜基高温自润滑复合材料，其特征在于复合材料的基体为铜合金，自润滑组元为石墨，其化学成份的重量百分比为：
Ni：5％-15％；C：5％-15％；Sn：4％-8％；Zn：4％-8％；
Pb：2％-5％；Mo：0.5％-3％；Fe：1％-3％；余量为Cu。
2、根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于复合材料的整体密度为6.8-7.5g/cm3。
3、根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于复合材料中的碳是由石墨和碳纤维组成的；碳纤维占总体积百分比为0.5-1％。
4、根据权利要求3所述的复合材料，其特征是所述碳纤维的直径为5-10μm，长度为1-3mm。
5、根据权利要求3所述的复合材料，其特征是所述石墨和碳纤维表面采用复合镀层；所述复合镀层为先镀上铜层，再镀镍层或铁层。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101782111A (zh) * 2010-03-11 2010-07-21 潍坊金富通机械设备有限公司 高硬度耐磨轴瓦

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101301802B (zh) * 2008-06-26 2012-11-14 上海核威实业有限公司 镍青铜-钢复合双金属轴承材料及其制造方法
CN101812609B (zh) * 2009-03-20 2011-09-21 河南科技大学 一种导电耐磨材料及其制备方法
CN102943224B (zh) * 2012-11-30 2014-12-10 东北大学 一种铜合金基自润滑复合材料及其制备方法
JPWO2015025576A1 (ja) * 2013-08-20 2017-03-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関用電動式空気流量制御装置
CN104384515B (zh) * 2014-10-22 2016-10-19 福建国福中亚电气机械有限公司 一种受电弓石墨基滑板的制备方法
CN106011529B (zh) * 2016-05-31 2018-07-27 武汉艾力特流体装备有限公司 一种提高润滑油抗氧化性能的合金材料
CN106282737A (zh) * 2016-08-30 2017-01-04 芜湖楚江合金铜材有限公司 一种电镀镍导线用铜合金线材及其制备方法
CN106480334A (zh) * 2016-12-18 2017-03-08 钦州市科学技术开发中心 一种新型镍铜合金材料及制备方法
BE1025772B1 (nl) 2017-12-14 2019-07-08 Metallo Belgium Verbetering in koper-/tin-/loodproductie
CN110117760B (zh) * 2019-06-24 2020-12-22 湖南东映碳材料科技有限公司 一种高导热连续纤维Cf/Cu复合材料的制备方法
CN112342429A (zh) * 2020-10-19 2021-02-09 北京瑞斯福高新科技股份有限公司 一种粉末冶金连接材料及其使用方法
CN113695578A (zh) * 2021-08-19 2021-11-26 合肥波林新材料股份有限公司 一种高承载减摩无铅双金属材料的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5723001A (en) * 1981-04-20 1982-02-06 Mitsubishi Metal Corp Manufacture of cu-fe composite sintered oil-containing bearing
JPH04341A (ja) * 1990-04-16 1992-01-06 Mitsubishi Materials Corp 高温で耐摩耗性に優れた銅基焼結合金
JPH0995759A (ja) * 1995-09-29 1997-04-08 Heiwa Sangyo Kk 焼結含油軸受とその製造方法
JPH11193428A (ja) * 1997-12-26 1999-07-21 Oiles Ind Co Ltd 銅基焼結軸受材料およびその製造方法
CN1260408A (zh) * 2000-01-26 2000-07-19 冶金工业部钢铁研究总院 淡水用铝合金牺牲阳极材料

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5723001A (en) * 1981-04-20 1982-02-06 Mitsubishi Metal Corp Manufacture of cu-fe composite sintered oil-containing bearing
JPH04341A (ja) * 1990-04-16 1992-01-06 Mitsubishi Materials Corp 高温で耐摩耗性に優れた銅基焼結合金
JPH0995759A (ja) * 1995-09-29 1997-04-08 Heiwa Sangyo Kk 焼結含油軸受とその製造方法
JPH11193428A (ja) * 1997-12-26 1999-07-21 Oiles Ind Co Ltd 銅基焼結軸受材料およびその製造方法
CN1260408A (zh) * 2000-01-26 2000-07-19 冶金工业部钢铁研究总院 淡水用铝合金牺牲阳极材料

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101782111A (zh) * 2010-03-11 2010-07-21 潍坊金富通机械设备有限公司 高硬度耐磨轴瓦
CN101782111B (zh) * 2010-03-11 2011-07-27 潍坊金富通机械设备有限公司 高硬度耐磨轴瓦

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