[發明專利]一種高溫鎳基自潤滑材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910069861.4
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN101619406B
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 趙凱;韓秋良;寇益強;王靜波;李金樹;王鐘起;李健;吳福
• 申請（專利權）人: 核工業理化工程研究院華核新技術開發公司
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C9/06;C22C30/02;C22C32/00;C22C1/05
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標代理有限公司 12103
• 代理人: 胡恩河

技術領域

本發明屬于一種粉末冶金材料及其制備方法，具體涉及一種高溫鎳基自潤滑材料及其制備方法。

背景技術

在自潤滑材料領域，以鎳或者合金作為基體，與硫化鉬(MoS₂)、石墨以及軟金屬銀(Ag)等固體潤滑劑組成的復合材料，可作在高溫、高真空或惰性氣氛中使用的金屬基自潤滑材料。在這類材料中，通常需要在鎳或者合金中添加合理配比的多種固體潤滑劑，如鎳合金∶石墨∶銀＝75∶15∶15，從而獲得良好的室溫和高溫綜合性能，即高機械強度、低摩擦系數和高耐磨性。

工業領域需要一種高溫自潤滑材料，不僅需具有良好的機械性能和摩擦學特性，還需要在氟化物氣體介質中具有良好的耐腐蝕性能，以及與銅基材料間良好的焊接性能。由于現有的鎳基固體自潤滑材料無法滿足上述功能要求，因此需要研發一種新型材料。

固體潤滑劑氟化鈣(CaF₂)的膜在室溫時摩擦系數為0.4，在約500℃時經歷由脆性到塑性的轉變，使其從500～1000℃都能起到潤滑作用，從室溫到1000℃的溫度范圍內，摩擦系數都保持在0.2～0.5之間，從而具有優良的室溫和高溫摩擦學特性，同時其在氟化物的氣體腐蝕性介質中，具有較高的耐腐蝕能力。此外以鎳、銅作基體可以保證材料與銅基材料間的焊接性能。因而存在將氟化鈣作為一種高溫潤滑劑添加到鎳銅合金發明一種新材料的可能性。

發明內容

本發明是為了克服現有的鎳基高溫自潤滑材料的不足，其目的是提供一種在高溫、高真空、強腐蝕性條件下具有良好的摩擦學特性以及機械性能，同時具有良好的焊接性能的高溫鎳基自潤滑材料及其制備方法。

具體實施方式

以下，參照附圖和實施例對本發明的一種高溫鎳基自潤滑材料及其制備方法進行詳細說明：

一種高溫鎳基自潤滑材料，包括

氟化鈣(CaF₂)：5％～15％重量比，粉狀、粒度：300～500目

鎳(Ni)：40％～60％重量比，粉狀、粒度：100～300目

銅(Cu)：25％～55％重量比，粉狀、粒度：100～300目

一種高溫鎳基自潤滑材料的制備方法，包括以下步驟：

(i)混合：將以上氟化鈣、鎳和銅三種粉末按照上述比例配制后，在混粉機中進行混合，混合時間3～20小時，得到均勻分散的混合粉末；

(ii)燒結：將混合粉末裝入石墨模具中，在真空熱壓燒結爐中進行燒結，燒結溫度為1000～1250℃，燒結爐內壓力為3～15MPa，燒結時間10～100分鐘，隨爐自然冷卻。

燒結結束后脫模即為產品毛坯。

混粉機采用GH-5三維運動混粉機，真空熱壓燒結爐采用ZRYS-真空熱壓燒結爐。

本方法的特點是：將混合后的粉末直接輸入模具中熱壓成型，成型后的產品可以是各種形狀的，若尺寸精度要求較高，需要后續加工。

另一種高溫鎳基白潤滑材料的制備方法，包括以下步驟：

(i)混合：將以上氟化鈣、鎳和銅三種粉末按照上述比例配制后，在混粉機中進行混合，混合時間3～20小時，得到均勻分散的混合粉末。

(ii)制粒：將混合粉與粘接劑按照10∶1的重量比例混合，在球磨機中進行濕法球磨，將球磨后得到的混合漿料輸送到離心造粒干燥機中進行制粒，離心造粒干燥機的工藝參數為：

進口溫度：200～300℃出口溫度：100～200℃

送料速度：8～20rpm

在震蕩篩中篩分后得到流動性小于60秒/2.5mm孔和松裝密度為1.20～1.60g/cm³的顆粒狀粉末。

其中，粘接劑采用聚乙烯醇(PVA)的低聚合度10％水溶膠，球磨機采用SX-8球磨機，離心造粒干燥機采用GL-5離心造粒干燥機。

(iii)壓制成型：將顆粒狀粉末置于石墨模具中，用壓力機壓制出尺寸基本一致的壓坯。

成型壓力為4～25kN??壓制速度為10～20次/分；

其中，壓力機采用DP25-Ⅱ全自動干粉壓力機。

(iv)燒結：將壓坯在真空燒結爐中進行燒結

燒結溫度：1000～1250℃燒結時間：1～5小時

燒結完成后，隨爐自然冷卻，得到半成品。其中，真空燒結爐采用VF-Ⅱ-100真空燒結爐。

(v)表面處理：將半成品在拋光研磨機中進行拋光研磨

拋光研磨機的轉速為：500～1000rpm

拋光研磨時間為：10～60分鐘