一種抗磨性好自潤滑金屬陶瓷軸承及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬陶瓷軸承技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗磨性好自潤滑金屬陶瓷軸承及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)材料在高溫條件下摩擦、磨損和潤滑性能的要求越來越高，迫切需要開發(fā)相適應(yīng)的高溫潤滑劑和高溫自潤滑材料，從而使機(jī)械強(qiáng)度高和摩擦學(xué)性能好的自潤滑復(fù)合材料的研究開發(fā)成為摩擦學(xué)領(lǐng)域的重要研究熱點(diǎn)。金屬或陶瓷基自潤滑材料是將固體潤滑劑作為組元加入到金屬或陶瓷基體中形成的復(fù)合材料，其摩擦學(xué)特性取決于摩擦過程中基體所含固體潤滑劑的析出和彌散分布。但能承受高的燒結(jié)溫度而不喪失潤滑特性的固體潤滑劑很少，而且其分布不均勻性和對(duì)基體連續(xù)性的破壞會(huì)顯著降低復(fù)合材料的強(qiáng)韌性和耐磨性。研究表明，以粉末燒結(jié)金屬陶瓷為耐磨基體，借助于原料粉的粒徑、顆粒形狀或成形壓力以及造孔劑的數(shù)量來調(diào)整孔隙度和孔的形狀、大小及分布，浸漬合適的固體潤滑材料，使其在高溫摩擦過程中通過摩擦熱的作用而對(duì)摩擦表面實(shí)現(xiàn)自潤滑，以取代油、脂作為潤滑劑的自潤滑軸承，是解決高溫摩擦磨損和自潤滑問題的有效途徑，可實(shí)現(xiàn)某些特殊工況條件下，如在高溫、高磨損或腐蝕環(huán)境下的自潤滑要求。此類材料在高溫特殊工況下，有著廣泛的應(yīng)用前景。作者基于擴(kuò)散自潤滑金屬陶瓷燒結(jié)體作為自潤滑軸承基體的微細(xì)孔結(jié)構(gòu)、強(qiáng)韌性和耐磨性的要求，采用燒結(jié)法制備了幾種不同成分的腺汗式微細(xì)孔結(jié)構(gòu)的金屬陶瓷燒結(jié)體，并對(duì)其性能進(jìn)行了分析。
[0003]《TiC/Fe-Cr-W-Mo-V系自潤滑金屬陶瓷軸承燒結(jié)體的研制》一文基于擴(kuò)散自潤滑軸承對(duì)金屬陶瓷燒結(jié)體的孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙度和力學(xué)性能要求，以TiC/Fe-Cr-W-Mo-V混合粉為基料，加入一定量的造孔劑和惰性彌散質(zhì)點(diǎn)，利用真空燒結(jié)法研制出一種孔隙分布均勻，且互相連通成網(wǎng)絡(luò)狀的微細(xì)孔結(jié)構(gòu)的金屬陶瓷燒結(jié)體，并通過顯微硬度計(jì)和液壓式壓力試驗(yàn)機(jī)分析了其力學(xué)性能，以掃描電子顯微鏡分析了材料的顯微結(jié)構(gòu)、孔徑結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:制備TiC/Fe-Cr-W-Mo-V系微細(xì)孔金屬陶瓷擴(kuò)散自潤滑燒結(jié)體時(shí)，添加3%的TiH2造孔劑，并以A1203為惰性彌散質(zhì)點(diǎn)，于1230°C燒結(jié)，可使燒結(jié)體孔隙分布均勻且互相連通，顯孔隙度在17%左右，滿足擴(kuò)散自潤滑軸承對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)、尺寸和力學(xué)性能的要求。
[0004]但是，金屬與陶瓷相直接進(jìn)行燒結(jié)，其邊界效應(yīng)會(huì)影響金屬陶瓷的強(qiáng)度，進(jìn)而影響軸承的使用壽命。文章給出的原料配比也不能滿足高負(fù)荷情況下對(duì)軸承的強(qiáng)度要求，需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種抗磨性好自潤滑金屬陶瓷軸承及其制備方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種抗磨性好自潤滑金屬陶瓷軸承，由下列重量份的原料制成:檸檬酸鐵2.3-2.4、堿式碳酸鎳3.1-3.5、硼氫化鈉0.5-0.6、水25-30、氨水適量、TiH22.9-3、TiC14_14.3、砸化鎘0.6-0.7、納米三氧化鎢1.1-1.3、氧化鋯粉末0.9-1.1、氯化鎵0.6-0.8、潤滑劑0.7-0.9、Cl-1.UW8.6-9、Mo6.1-6.3、V3.1-3.3、Fe65_66。
[0007]所述的抗磨性好自潤滑金屬陶瓷軸承的制備方法，包括以下步驟:
(1)在氮?dú)夥諊袑幟仕徼F、氯化鎵加入水中，加熱至60-80°C，在90-120轉(zhuǎn)/分下攪拌1.5-1.8小時(shí)，加入TiC、砸化鎘、氧化鋯粉末，攪拌1-1.5小時(shí)，再加入堿式碳酸鎳攪拌3-4小時(shí)，用氨水調(diào)節(jié)pH值至6-6.5，加熱至90-130°C并保持該溫度繼續(xù)攪拌2_3小時(shí)，得到凝膠；
(2)將凝膠加熱至150-20(TC并保持該溫度直到?jīng)]有煙霧產(chǎn)生時(shí)停止加熱，然后將所得塊狀物磨成粉末，并將所述粉末在氫氣氣氛中在500-520°C下焙燒2-2.3小時(shí)，得到還原粉末；
(3)將上述還原粉末與其他剩余成分混合均勻，球磨4-4.5小時(shí)后進(jìn)行冷壓，壓制力為600-620MPa，試樣成形后進(jìn)行真空液相燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1230_1235°C，保溫60min后隨爐冷卻至室溫，即得。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明使用檸檬酸鐵、堿式碳酸鎳對(duì)TiC進(jìn)行包覆改性，在陶瓷相表面先包覆了鐵和鎳，使得陶瓷顆粒具有磁性，易與金屬相結(jié)合，降低了界面效應(yīng)，提高了陶瓷相與金屬相的粘結(jié)強(qiáng)度，使得軸承的強(qiáng)度和韌性大大提高；通過使用氯化鎵、砸化鎘，使得晶粒細(xì)化，金屬與陶瓷的粘結(jié)性提高，韌性提高，通過使用納米三氧化鎢、氧化鋯粉末，提高了軸承的抗磨性和耐熱性，使得軸承在高溫條件下不變形，不易磨損。
【具體實(shí)施方式】
[0009]—種抗磨性好自潤滑金屬陶瓷軸承，由下列重量份(公斤)的原料制成:檸檬酸鐵2.3、堿式碳酸鎳3.1、硼氫化鈉0.5、水25、氨水適量、TiH22.9、TiC14、砸化鎘0.6、納米三氧化鎢 1.1、氧化鋯粉末 0.9、氯化鎵 0.6、潤滑劑 0.7、C1、W8.6、Μο6.1、V3.l、Fe65。
[0010]所述的抗磨性好自潤滑金屬陶瓷軸承的制備方法，包括以下步驟:
(1)在氮?dú)夥諊袑幟仕徼F、氯化鎵加入水中，加熱至60°C，在90轉(zhuǎn)/分下攪拌1.5小時(shí)，加入TiC、砸化鎘、氧化鋯粉末，攪拌1小時(shí)，再加入堿式碳酸鎳攪拌3小時(shí)，用氨水調(diào)節(jié)pH值至6，加熱至90°C并保持該溫度繼續(xù)攪拌2小時(shí)，得到凝膠；
(2)將凝膠加熱至150°C并保持該溫度直到?jīng)]有煙霧產(chǎn)生時(shí)停止加熱，然后將所得塊狀物磨成粉末，并將所述粉末在氫氣氣氛中在500°C下焙燒2小時(shí)，得到還原粉末；
(3)將上述還原粉末與其他剩余成分混合均勻，球磨4小時(shí)后進(jìn)行冷壓，壓制力為600MPa，試樣成形后進(jìn)行真空液相燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1230°C，保溫60min后隨爐冷卻至室溫，即得。
[0011]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):材料的硬度為59HRC、壓潰強(qiáng)度為869MPa，燒結(jié)密度為6.85g/cm3,孔隙度17.1%，在金相顯微鏡和HITACHIX-650掃描電子顯微鏡上觀察，可以看出燒結(jié)體中孔隙如同海綿一樣，呈伸展到表面的互通孔隙網(wǎng)絡(luò)狀。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抗磨性好自潤滑金屬陶瓷軸承，其特征在于由下列重量份的原料制成:檸檬酸鐵2.3-2.4、堿式碳酸鎳3.1-3.5、硼氫化鈉0.5-0.6、水25-30、氨水適量、TiH22.9-3、TiC14-14.3、砸化鎘0.6-0.7、納米三氧化鎢1.1-1.3、氧化鋯粉末0.9-1.1、氯化鎵0.6-0.8、潤滑劑 0.7-0.9、C1-1.1、W8.6_9、Μο6.1-6.3、V3.1-3.3、Fe65_66。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗磨性好自潤滑金屬陶瓷軸承的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)在氮?dú)夥諊袑幟仕徼F、氯化鎵加入水中，加熱至60-80°C，在90-120轉(zhuǎn)/分下攪拌1.5-1.8小時(shí)，加入TiC、砸化鎘、氧化鋯粉末，攪拌1-1.5小時(shí)，再加入堿式碳酸鎳攪拌3-4小時(shí)，用氨水調(diào)節(jié)pH值至6-6.5，加熱至90-130°C并保持該溫度繼續(xù)攪拌2_3小時(shí)，得到凝膠； (2)將凝膠加熱至150-20(TC并保持該溫度直到?jīng)]有煙霧產(chǎn)生時(shí)停止加熱，然后將所得塊狀物磨成粉末，并將所述粉末在氫氣氣氛中在500-520°C下焙燒2-2.3小時(shí)，得到還原粉末； (3)將上述還原粉末與其他剩余成分混合均勻，球磨4-4.5小時(shí)后進(jìn)行冷壓，壓制力為600-620MPa，試樣成形后進(jìn)行真空液相燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1230_1235°C，保溫60min后隨爐冷卻至室溫，即得。
【專利摘要】本發(fā)明使用檸檬酸鐵、堿式碳酸鎳對(duì)TiC進(jìn)行包覆改性，在陶瓷相表面先包覆了鐵和鎳，使得陶瓷顆粒具有磁性，易與金屬相結(jié)合，降低了界面效應(yīng)，提高了陶瓷相與金屬相的粘結(jié)強(qiáng)度，使得軸承的強(qiáng)度和韌性大大提高；通過使用氯化鎵、硒化鎘，使得晶粒細(xì)化，金屬與陶瓷的粘結(jié)性提高，韌性提高，通過使用納米三氧化鎢、氧化鋯粉末，提高了軸承的抗磨性和耐熱性，使得軸承在高溫條件下不變形，不易磨損。
【IPC分類】C22C33/02, B22F1/02
【公開號(hào)】CN105385929
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510743154
【發(fā)明人】余寅生
【申請(qǐng)人】安徽銀球軸承有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年11月5日