[發明專利]一種金屬自潤滑復合材料

無效

• 申請號: 01141398.0
• 申請日: 2001-10-25
• 公開（公告）號: CN1367269A
• 公開（公告）日: 2002-09-04
• 發明（設計）人: 寧莉萍;簡令奇;王齊華;楊生榮;王宏剛;張國強;薛群基
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所;嘉善中達軸承有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/10;C22C1/05;B22F7/04
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司
• 代理人: 方曉佳

所屬領域

本發明敘述了一種具有低摩擦、高耐磨、高機械強度，適合于高負荷、長壽命、水蒸汽、水、氣體中及-200～400℃高溫下使用的雙金屬自潤滑復合材料及其制備方法。該類材料主要用于干摩擦或在化學溶液等低粘性流體中使用的軸承材料。

背景技術

粉末冶金制作的石墨-銅基復合材料，因其具有優良的減摩耐磨性能，耐高溫、抗氧化和耐腐蝕等，是一類重要的軸承材料。但由于其制作的滑動部件，石墨含量低時，在干摩擦及高溫等條件下，滑動摩擦阻力大，溫升高，磨損劇烈，甚至抱軸卡死等，即使在水蒸氣或水潤滑的條件下，摩擦阻力和溫升也較高；而石墨含量高時，減摩性能及溫升雖得以很大的改善，但機械性能卻大大降低，甚至耐磨性也由于材料硬度等性能降低而受到一定的不良影響。航空、航天、武器系統及民用機械在水蒸氣、水、氣體中及-200～400℃高溫條件下所使用的滑動部件，要求軸承材料不僅具有低的摩擦系數、耐磨損等特性，還要有優良的物理、機械性能。而金屬自潤滑復合材料兼具低摩擦、高耐磨、高機械強度以及節約材料、降低成本、減小軸承占據空間的優勢，尤為突出的是其機械強度比粉末冶金材料高的多，甚至可以與結構材料相媲美。另外，由于石墨的強粘附性和高溫氧化性，在混料與燒結過程中石墨的損耗很大，再者石墨顆粒對金屬基體顆粒的隔離作用和石墨顆粒的團聚對材料強度具有破壞作用，因此，采用了在微細石墨顆粒表面鍍銅的方法解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種可在水蒸氣、水、氣體中及-200～400℃高溫下使用的，具有低摩擦、高耐磨、高機械強度的金屬潤滑復合材料及其制備方法。

本發明的復合材料其自潤滑層選用錫青銅作為該材料的基體，加入大量的微細鍍銅石墨粉和適量的一氧化鉛。首先依靠石墨的銅鍍層與基體錫青銅間的互溶性，增強了石墨顆粒與錫青銅顆粒間的結合強度，同時縮小了石墨顆粒與錫青銅顆粒間的孔隙，減少了由于石墨團聚造成的材料缺陷，也減小了石墨分布中的銳角造成的應力集中現象；另外由于選取的石墨粉粒度較小，因此增大了石墨粉的表面積，增大了鍍銅石墨與基體錫青銅顆粒間的接觸面積，當然也增大了鍍銅石墨與基體錫青銅的結合強度。因此，相比于石墨-銅基潤滑材料，加入相同數量石墨粉的鍍銅石墨-銅基潤滑材料的強度遠遠大于前者，并且具有同樣優良的減摩性和更高的耐磨性。一氧化鉛是良好的固體潤滑劑，其摩擦系數在0～400℃的溫度范圍內，隨溫度的上升而減少，并在400℃的高溫下呈最低值，由于摩擦面上機械化學作用，一氧化鉛的分解產物鉛也是良好的固體潤滑劑；另外，在材料制備過程中，加一氧化鉛不會出現表面偏析，即“出汗”現象，而加鉛量大時則會出現表面偏析。

一種金屬潤滑復合材料，材料是在鍍銅鋼背上燒結自潤滑層，其特征在于自潤滑層重量百分含量組成為：鍍銅石墨4～20％，氧化鉛2～8％，錫2～10％，余量為錫青銅。

本發明組分的粒度要求是：錫青銅50～100μm，鍍銅石墨10～100μm，氧化鉛20～100μm，錫50～100μm。

本發明的制備方法包括以下步驟：(1)按照重量百分含量組成為鍍銅石墨粉4～20％，氧化鉛粉2～8％，錫粉???2～10％，錫青銅粉余量稱取物料混合均勻鋪在鍍銅鋼背上，厚度0.5～10???mm，在氫氣氣氛中，于700～800℃燒結，保溫30～60min，冷卻。(2)為了將自潤滑層燒結到最佳程度強化自潤滑層與鋼帶的結合，對燒結過的???金屬帶材進行冷軋和第二次燒結。通氫氣保護進行第二次燒結，燒結溫度???700～800℃，保溫30～60min，冷卻。

按上述配方和工藝制得的金屬潤滑復合材料的摩擦磨損特性如表1、表2所列。