[發明專利]帶有表面微孔硬質模板的含銀鎳基潤滑材料及制備方法

無效

• 申請號: 200910029233.3
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN101519739A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 熊黨生;李建亮;董佳龍;洪洋
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C19/05;C22C1/08;C23C12/00;B23K26/38
• 代理公司: 南京理工大學專利中心
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及一種潤滑材料及制備方法，特別是一種帶有表面微孔硬質模板的含銀鎳基潤滑材料及制備方法。

背景技術

隨著工業與尖端技術的迅猛發展，許多機械設備需要在極端與苛刻條件下工作。如航空、航天機械的摩擦副常在高真空、原子氧、強輻照和交變溫度環境下工作。常規潤滑油脂在這樣的工況下存在嚴重的輻照降解、真空揮發、原子氧侵蝕失效等方面的問題。軟金屬作為固體潤滑劑可適用于一些極端工作條件。

利用軟金屬作潤滑劑設計發汗合金或者金屬陶瓷已有少量報道。劉佐民將Ag-Cu-Pb-Sn潤滑劑浸漬在具有貫通型微孔結構的金屬陶瓷燒結體中，利用內貯的潤滑劑向摩擦面的擴散“滲漏”實現潤滑。但該金屬陶瓷由于滲出的潤滑劑質軟，在摩擦作用下擦傷現象嚴重(王硯軍，劉佐民.摩擦學學報，2006，26(04)，348-352)。

美國Voevodin等研究了將銀與陶瓷復合制備硬質涂層，利用銀的擴散潤滑。由于銀在短時間內全部擴散到表面，復合涂層的壽命相對要短(C.Muratore，A.A.Voevodin，J.J.Hu，J.S.Zabinski.Wear，2006，261(7-8)：797-805.)。美國Muratore等在含銀復合涂層表面覆蓋TiN作為屏蔽模板限制銀的釋放，降低了銀的消耗，銀從基體中通過硬質涂層本身的缺陷擴散而出，該復合涂層的摩擦系數最低僅達到0.4(C.Muratore，J.J.Hu，A.A.Voevodin.Thin?Solid?Films，2007，515：3638-3643)。

美國Basnyat等在TiAlCN硬涂層上激光刻蝕微孔，然后在微孔表面磁控濺射沉積Mo/MoS₂/Ag固體潤滑層，微孔僅僅作為潤滑劑的存儲器，因此向摩擦表面提供有限的潤滑劑，當微孔中的潤滑劑耗盡后，涂層失效(P.Basnyat，B.Luster，C.Muratore，et.al.Surface?&?Coatings?Technology，2008，203(1-2)：73-79)。

總之，現有技術的缺陷為，潤滑劑的釋放無法控制，而使得潤滑劑消耗嚴重，摩擦表面軟質潤滑膜由于沒有硬質模板的支撐而磨損率高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能控制潤滑劑釋放、顯著提高表面硬度和耐磨性的帶有表面微孔硬質模板的含銀鎳基潤滑材料及其制備方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種帶有表面微孔硬質模板的含銀鎳基潤滑材料，以鎳合金為基體，并含有銀潤滑相；該材料表面帶有能控制潤滑劑釋放，提高硬度和耐磨性的微孔硬質模板。含有銀潤滑相的鎳合金的各組分及質量百分含量為，Ni：46.2％～63.6％；Cr：11.5％～15.9％；W：9.0％～15.0％；Al：2.0％～6.0％；Ti：3.0％～8.0％；Ag：5.0％～10.0％；CeO₂：1.0～4.0％；該材料的粉末粒度為2～20μm。硬質模板的材料為MoN或者Mo₂N，模板的厚度為20～30μm。硬質模板表面設置規則排列的微孔，該微孔直徑為150～200μm，深度為20～30μm，微孔之間距離為400～1000μm，微孔的面積密度為1.7％～11.2％。

帶有表面微孔硬質模板的含銀鎳基潤滑材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將金屬粉末在球磨機中混合；

(2)將混合后的粉末在鋼模中壓實后放入石墨模具中真空熱壓成型；

(3)將熱壓后的材料進行精磨拋光，然后放入滲金屬爐中滲Mo處理；

(4)將滲Mo處理后的材料放入等離子滲氮爐中滲氮；

(5)利用脈沖激光在滲氮處理后的材料表面刻蝕微孔。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：1)本發明的材料在室溫～600℃溫度范圍內具有自潤滑以及潤滑劑釋放可控的優點；2)所帶有的微孔表面硬質模板提高了硬度和耐磨性，將含銀鎳基材料的硬度提高了20％以上，彈性模量提高了90％，室溫～600℃的磨損率降低了20％以上；3)本發明的材料可應用于苛刻環境下的設備，尤其是核設施、航天器、運載火箭等高技術機械運動部件，具體如空間軸承、渦輪、齒輪、絲杠傳動副等。

具體實施方式