[發明專利]一種添加WS2的高溫耐磨自潤滑復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210148143.8
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102703791A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 李長生;孫建榮;唐華;劉金銀子;范有志;錢周
• 申請（專利權）人: 無錫潤鵬復合新材料有限公司
• 主分類號: C22C30/02
• 分類號: C22C30/02;C22C1/05
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 梁曉霏

技術領域

本發明涉及一種耐高溫、耐磨的金屬基自潤滑復合材料，尤其涉及一種添加WS₂的高溫耐磨自潤滑復合材料及其制備方法，屬于軸承合金材料領域。

背景技術

航空航天工業、核工業、冶金及化工等領域，其轉動副零件常常工作在高溫、高負荷、真空及強氧化、強輻射等苛刻的條件下工作，工作環境已遠超過一般潤滑油、潤滑脂的使用極限。一般的潤滑油脂在高溫環境下都容易碳化、蒸發失效。

在高溫、高速負載下運轉的無油自潤滑軸承、密封環等零部件材料要求強度好、自潤滑性能好、耐腐蝕、減震降噪、抗異物侵入損傷等，一直是新型軸承研究開發的重點方向之一。如軋鋼設備中的運輸輥子軸承，工作在大沖擊、高溫等惡劣工況中。以往使用的滾動軸承易失效、壽命短、維護周期短，需要設計出機械性能與摩擦性能較優的滑動軸承代替，因而研究高溫耐磨自潤滑材料具有重要意義。

現有技術中高溫耐磨材料是由耐高溫基金屬粉末和其他減摩組元材料壓制、燒結、整形而成。一般的鐵基和銅基由于強度不夠，難以勝任軋鋼環境的摩擦磨損，而W、Mo等難溶合金為基體的復合材料，成本太高，企業難以接受。

CN1125776A公開了一種鎢-銅-鎳-碳高溫耐磨合金，并用其制成的制品，解決了合金或零件在高溫、特別在急冷急熱得作業中耐磨性能差、使用壽命短等問題。該合金的組成（重量百分含量）為15~60%WC，15~30%Cu，1~5%Ni，1~6%C，余量為W，該合金還可以添加其它添加劑，例如MoC等，以進一步提高其硬度和耐磨性。但是W含量較高，生產成本大幅提高，不利于規模化應用，同時，該合金的耐高溫性能一般。

CN1772934A公開了一種高溫耐磨合金，屬于合金技術領域。該合金由如下重量比例的元素熔煉而成：Cu：5.3%、Mg：0.7%、Si：1.5%、Mn：3.3%、Zr：3.7%、Co：0.5%、Cr：3.5%、Ti：0.7%、S：0.6%、Fe：15%，余量為Al。該合金具有較好的高溫耐磨性，但是其自潤滑性較差。

CN101067185A公開了一種高溫長壽自潤滑耐磨合金材料。該自潤滑材料的具體化學成分組成（質量%）為：C?0.35~0.45%，Si?0.9~1.2%，Mn?6.5~8.0%，Cr?15~16.5，Mo?0.35~0.45%，Cu?0.8~1.2%，Al?4.5~5.5%，S?0.25~0.45%，N0.01~0.10%，V?0.15~0.20%，B?0.05~0.15%，RE?0.01~0.15%，P≤0.025%，Ni≤0.3%，余量為鐵。該合金材料具有優良的耐磨性能和減摩性能、使用壽命長等優點。但是該合金材料采用了大量的鐵，鐵基體本身強度較差，影響了其最終的高溫力學性能。

現有的合金材料高溫耐磨能力不足，無法同時滿足耐高溫、耐磨且自潤滑的要求，并且存在著壽命短、維護難等缺點，尤其對于一些要求無油潤滑的場合，現有合金材料無法滿足其使用要求，因此，研究一種耐溫、耐磨且自潤滑性好的復合材料迫在眉睫。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種添加WS₂的高溫耐磨自潤滑復合材料。

本發明通過選用耐高溫的基體材料，進行合理的材料配方設計，以最大限度地提高合金材料的綜合技術性能，制備一種使用溫度達400℃以上的摩擦系數低、耐磨損性能好、使用壽命長、自潤滑的復合材料。

所述添加WS₂的高溫耐磨自潤滑復合材料，其按質量百分比包括：

自潤滑復合材料的摩擦學設計思想立足于對復合材料各組分進行調整和優化,達到協同效應，使復合材料在摩擦過程中產生的氧化物膜具有減摩特性。

根據上述指導，選擇的復合材料各組分由強度高的硬質相，結合牢固的粘結相和分散均勻的潤滑相組成，使各組分的優點特征融合于一體中，制備成綜合性能較好的材料。

Fe-Cr復合材料的耐磨性較好，但是塑性較差，影響加工性能。Ni元素在改善復合材料的塑性方面具有獨特的優勢，通過添加Ni元素改善Fe-Cr-Ni復合材料的塑性，有利于復合材料的強化。采用Fe-Cr-Ni高溫合金為集體，具有很好的高溫機械性能、韌性以及減摩耐磨性。

銅作為粘結相，在燒結過程中高溫熔化的銅迅速填充氣孔達到致密化燒結，提高了復合材料的密度和強度。