[發明專利]一種高溫自潤滑材料的制備工藝

有效

• 申請號: 201310735658.2
• 申請日: 2013-12-28
• 公開（公告）號: CN103710558A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 燕松山;劉佐民;張一兵
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C33/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒

技術領域

本發明涉及高溫自潤滑材料，特別是高溫自潤滑材料的制備工藝。

背景技術

在傳統高溫自潤滑材料制備過程中，固體潤滑劑通常作為組元和基體耐磨組分一起混合制備形成自潤滑復合材料。由于復合材料中潤滑相對材料基體的割裂作用，導致復合材料強度、耐磨性能與其高溫潤滑性能相互制約。

為此，專利號為200410060662.4的發明專利“一種高溫自補償潤滑耐磨材料及其制備方法”首先采用粉末冶金方法制備出具有貫通孔隙結構的金屬陶瓷燒結體，然后以高頻熔滲手段二次加入固體潤滑相制備出了自潤滑復合材料，從而避免了以上矛盾。但由于熔態軟金屬潤滑體與基體材料間潤濕性差，熔態軟金屬潤滑體難以進入到基體的微觀孔隙中，制備所形成的自潤滑覆層厚度薄，不夠致密，自潤滑性能及壽命難以滿足更高的工況要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：為了解決復合軟金屬高頻熔滲制備中的潤滑層厚度分布問題，提供一種高溫自潤滑材料的制備工藝，該制備工藝得到的高溫自潤滑材料，軟金屬潤滑體在多孔金屬陶瓷基體微孔中梯度分布。

本發明為解決上述提出的問題所采用解決方案為：

一種高溫自潤滑材料的制備工藝，它包括以下步驟：

（1）將具有腺汗式微孔的多孔金屬陶瓷基體放入石墨坩堝中，再將軟金屬潤滑體塊放入石墨坩堝中；

（2）將坩堝置于高頻感應加熱高頻熔滲爐中，抽真空；?

（3）加熱至650-800℃，待軟金屬潤滑體完全熔化后通入氮氣，保溫20-30分鐘后取出，成品。

上述方案中，所述軟金屬潤滑體的制備方法為：按軟金屬潤滑體重量配比取鉛粉0-50%、錫粉25-60%、銀粉10-30%、銅粉5-15%混合后，在真空爐中冶煉，澆鑄成塊，成品。

上述方案中，所述多孔金屬陶瓷基體在放入坩堝前，先進行預處理，預處理方法具體為：把多孔高速鋼金屬基體放入丙酮中進行超聲波清洗，取出風干后在KF/H₃BO₃溶液中浸泡，取出在100-150℃電爐中烘干待用。

上述方案中，所述鉛粉、錫粉、銀粉、銅粉混合后，靜置1-2小時，再在真空爐中冶煉30分鐘。

上述方案中，將多孔金屬陶瓷基體放入、軟金屬潤滑體塊放入石墨坩堝中后，再在上面覆以KBF₄/B₂O₃助滲劑粉末。

上述方案中，步驟（3）中具體為：在1-3分鐘內從常溫加熱至650-800℃，待軟金屬潤滑體完全熔化后通入壓力為0.1～0.4MPa的高壓氮氣，保溫保壓20-30分鐘后取出，成品。

上述方案中，所述KF/?H₃BO₃溶液的質量百分濃度為30-45%，浸泡時間為15-30分鐘。

本發明制備工藝得到的高溫自潤滑材料為具有多孔金屬陶瓷基體和軟金屬潤滑復合體，多孔金屬陶瓷基體具有腺汗式微孔，利用高頻感應加熱高頻熔滲爐的梯度溫度特性，和多孔金屬陶瓷基體中微孔的擴散通道及不同軟金屬元素擴散速率，在多孔金屬陶瓷基體中制備出具不同元素有梯度分布的內梯度潤滑層；該潤滑層在摩擦熱-應力作用下沿著基體孔通道擴展至摩擦表面實現其高溫自補償潤滑。

本發明還具有以下優點：

1、采用KF/H₃BO₃、KBF₄/B₂O₃為助滲劑，將其均勻地覆蓋在被熔滲材料表面，并隨爐高頻熔滲，可改善熔態潤滑合金（軟金屬潤滑體）與基體材料潤濕性，利于熔態軟金屬潤滑體進入基體骨架孔隙中，提高高頻熔滲潤滑覆層厚度。

2、應用感應加熱高頻熔滲梯度溫度場特性，方法設備簡單、成本低，所制備自潤滑覆層材料厚度大，結構致密，在保持骨架基體耐磨高強度性能的同時具有優良的高溫自潤滑特性。

本發明解決Pb-Sn-Ag-Cu等軟金屬在高頻熔滲制備中的潤滑層厚度分布問題。

附圖說明

附圖1是本發明所制備的高溫自潤滑材料內梯度潤滑層橫切面照片及軟金屬潤滑體中Sn元素沿深度方向的分布。

附圖2是本發明所制備高溫自潤滑材料內梯度潤滑層的結構示意圖。

具體實施方式

本發明高溫自潤滑材料的制備工藝實施例，它包括以下步驟：