[發明專利]鐵基高溫自潤滑復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200710307295.7
• 申請日: 2007-12-18
• 公開（公告）號: CN101463452A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 韓杰勝;王靜波;張樹偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C22C1/05
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司
• 代理人: 方曉佳

技術領域

本發明涉及一種金屬基自潤滑復合材料及其制備方法，具體的說是一種鐵基高溫自潤滑復合材料及其制備方法。

背景技術

研制出具有優異自潤滑性能的金屬及其合金基高溫自潤滑材料是解決熱動力機械、高溫傳動設備等在高溫條件下使用摩擦部件的有效途徑之一。目前以鎳基、鈷基高溫合金為基體的高溫自潤滑材料的研制和應用較多，這些研究大多見于機理研究和尖端技術領域。對于傳統制造業中，在600℃左右可以使用的可作為工程材料的高溫自潤滑復合材料的應用和研究較少。報道的在該溫度下可使用的高溫自潤滑材料無論是金屬基自潤滑材料還是合金、陶瓷絕大多數是稀有金屬和貴金屬作為材料的主成分，例如中國專利公開的CN1034584、CN1073727、CN1101681、CN1083123等，制備這些材料的原材料價格昂貴。鐵以及用合金元素強化的鐵合金是廉價的工程材料，具有較低的成本并且鐵基材料具有獨特的熱處理性能、高性價比等優點。廉價的鐵基材料應用于軋鋼設備、連鑄設備等可極大的簡化機械結構的設計，可減少甚至消除設備的高溫潤滑維護工作，減輕工人的勞動強度和降低設備的維護費用。以鐵作為材料的基體研制的高溫自潤滑材料在解決軍用、民用領域的摩擦、磨損與潤滑部件將具有實際的工程意義和巨大的市場潛力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鐵基高溫自潤滑復合材料及其制備方法。

本發明所述的材料在500℃～700℃下具有優異的抗磨特性和良好的自潤滑特性。

根據本發明的目的，我們采用的技術方案如下：

鐵基高溫自潤滑復合材料以鐵(Fe)為材料基體，以鉬(Mo)和鎳(Ni)為基體強化合金元素，以氟化鈣(CaF₂)、氟化鋇(BaF₂)、氧化鉛(PbO)、二硫化鉬(MoS₂)和二硫化鎢(WS₂)復合而成的復合潤滑劑為潤滑相，采用中頻感應加熱熱壓工藝制備而成。

一種鐵基高溫自潤滑復合材料，其特征在于該材料由鉬2％～13％、鎳1％～9％、氧化鉛1％～7％、二硫化鉬0.5％～4％、二硫化鎢1.5％～7％、金屬氟化物0.4％～6％以及余量的鐵組成，按質量百分數計；金屬氟化物選自氟化鈣、氟化鋇中的一種或兩種。

本發明所述材料制備方法為：稱取鐵粉、鉬粉、鎳粉、金屬氟化物、氧化鉛、二硫化鉬以及二硫化鎢，置于混料器中混勻并裝入石墨模具中，利用中頻感應加熱的熱壓法制成棒料；材料制備參數為熱壓溫度1000～1300℃，熱壓壓力6～10MPa，保溫保壓15～30min后，隨爐自然冷卻。

本發明所述的制備方法中，鐵粉、鉬粉以及鎳粉的純度大于99％，粒度小于0.076mm。

本發明所述的制備方法中，金屬氟化物、氧化鉛、二硫化鉬以及二硫化鎢的純度大于99.5％，粒度小于0.076mm。

本發明所述的制備方法中，鐵粉選自還原鐵粉或霧化鐵粉。

本發明所述材料的優點是：該材料在500℃～700℃下有優良的抗磨性能并且可實現自潤滑，適應于高溫設備滑動部件，實現了結構材料與潤滑材料設計的一體化。因鐵粉價格相對較低，與鎳基、鈷基高溫合金相比，材料具有較低的成本優勢。

具體實施方式

實施例1：

按表4配比稱取物料，在混料器中混勻并裝入石墨模具中，用中頻感應加熱的熱壓工藝，在溫度為1100℃、壓力為10MPa，模具內腔為的條件下，燒結30分鐘后，隨爐自然冷卻。材料性能如下表1和表2所示。

表1實施例1所述材料的密度、布氏硬度和抗壓強度

表2實施例1所述材料的摩擦系數和磨損率

實施例2：

按表4配比稱取物料，在混料器中混勻并裝入石墨模具中，用中頻感應加熱的熱壓工藝，在溫度為1140℃、壓力為9MPa，模具內腔為的條件下，燒結26分鐘后，隨爐自然冷卻。材料摩擦學性能如下表3所示。

表3實施例2所述材料的摩擦系數和磨損率

實施例3～7

表4為實施例1～7材料質量百分比配比及制備工藝參數。實施例3～7材料制備方法除工藝參數不同之外其余同實施例1。實施例3～7所述材料在500℃～700℃下具有優良的抗磨性能并可實現自潤滑。

表4實施例1～7材料質量百分比配比及制備工藝參數