[發明專利]一種自潤滑性好金屬陶瓷軸承及其制備方法

在審

• 申請號: 201510743140.2
• 申請日: 2015-11-05
• 公開（公告）號: CN105369140A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 余寅生
• 申請（專利權）人: 安徽銀球軸承有限公司
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;B22F3/10;B22F5/10
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及金屬陶瓷軸承技術領域，尤其涉及一種自潤滑性好金屬陶瓷軸承及其制備方法。

背景技術

現代科學技術的發展對材料在高溫條件下摩擦、磨損和潤滑性能的要求越來越高,迫切需要開發相適應的高溫潤滑劑和高溫自潤滑材料,從而使機械強度高和摩擦學性能好的自潤滑復合材料的研究開發成為摩擦學領域的重要研究熱點。金屬或陶瓷基自潤滑材料是將固體潤滑劑作為組元加入到金屬或陶瓷基體中形成的復合材料,其摩擦學特性取決于摩擦過程中基體所含固體潤滑劑的析出和彌散分布。但能承受高的燒結溫度而不喪失潤滑特性的固體潤滑劑很少,而且其分布不均勻性和對基體連續性的破壞會顯著降低復合材料的強韌性和耐磨性。研究表明,以粉末燒結金屬陶瓷為耐磨基體,借助于原料粉的粒徑、顆粒形狀或成形壓力以及造孔劑的數量來調整孔隙度和孔的形狀、大小及分布,浸漬合適的固體潤滑材料,使其在高溫摩擦過程中通過摩擦熱的作用而對摩擦表面實現自潤滑,以取代油、脂作為潤滑劑的自潤滑軸承,是解決高溫摩擦磨損和自潤滑問題的有效途徑,可實現某些特殊工況條件下,如在高溫、高磨損或腐蝕環境下的自潤滑要求。此類材料在高溫特殊工況下,有著廣泛的應用前景。作者基于擴散自潤滑金屬陶瓷燒結體作為自潤滑軸承基體的微細孔結構、強韌性和耐磨性的要求,采用燒結法制備了幾種不同成分的腺汗式微細孔結構的金屬陶瓷燒結體,并對其性能進行了分析。

《TiC/Fe-Cr-W-Mo-V系自潤滑金屬陶瓷軸承燒結體的研制》一文基于擴散自潤滑軸承對金屬陶瓷燒結體的孔隙結構、孔隙度和力學性能要求,以TiC/Fe-Cr-W-Mo-V混合粉為基料,加入一定量的造孔劑和惰性彌散質點,利用真空燒結法研制出一種孔隙分布均勻,且互相連通成網絡狀的微細孔結構的金屬陶瓷燒結體,并通過顯微硬度計和液壓式壓力試驗機分析了其力學性能,以掃描電子顯微鏡分析了材料的顯微結構、孔徑結構。結果表明:制備TiC/Fe-Cr-W-Mo-V系微細孔金屬陶瓷擴散自潤滑燒結體時,添加3%的TiH2造孔劑,并以Al2O3為惰性彌散質點,于1230℃燒結,可使燒結體孔隙分布均勻且互相連通,顯孔隙度在17%左右,滿足擴散自潤滑軸承對孔隙結構、尺寸和力學性能的要求。

但是，金屬與陶瓷相直接進行燒結，其邊界效應會影響金屬陶瓷的強度，進而影響軸承的使用壽命。文章給出的原料配比也不能滿足高負荷情況下對軸承的強度要求，需要改進。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種自潤滑性好金屬陶瓷軸承及其制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種自潤滑性好金屬陶瓷軸承，由下列重量份的原料制成：檸檬酸鐵2.3-2.4、堿式碳酸鎳3.1-3.5、鎢酸鋅1.1-1.3、水25-30、氨水適量、TiH₂2.9-3、TiC15-15.4、磷化羰基鐵粉1.3-1.6、磷酸鋯0.6-0.8、鈦酸鋰0.6-0.8、潤滑劑0.7-0.9、C1-1.1、W8.6-9、Mo6.1-6.3、V3.1-3.3、Fe65-66。

所述的自潤滑性好金屬陶瓷軸承的制備方法，包括以下步驟：

（1）在氮氣氛圍中將檸檬酸鐵加入水中，加熱至60-80℃，在90-120轉/分下攪拌1.5-1.8小時，加入TiC、磷化羰基鐵粉、磷酸鋯、鎢酸鋅、鈦酸鋰，攪拌1-1.5小時，再加入堿式碳酸鎳攪拌3-4小時，用氨水調節pH值至6-6.5，加熱至90-130℃并保持該溫度繼續攪拌2-3小時，得到凝膠；

（2）將凝膠加熱至150-200℃并保持該溫度直到沒有煙霧產生時停止加熱，然后將所得塊狀物磨成粉末，并將所述粉末在氫氣氣氛中在500-520℃下焙燒2-2.3小時，得到還原粉末；

（3）將上述還原粉末與其他剩余成分混合均勻，球磨4-4.5小時后進行冷壓，壓制力為600-620MPa，試樣成形后進行真空液相燒結，燒結溫度為1230-1235℃，保溫60min后隨爐冷卻至室溫，即得。

本發明的優點是：本發明使用檸檬酸鐵、堿式碳酸鎳對TiC進行包覆改性，在陶瓷相表面包覆了鐵和鎳，使得陶瓷顆粒具有磁性，易與金屬相結合，降低了界面效應，提高了陶瓷相與金屬相的粘結強度，使得軸承的強度和韌性大大提高；通過使用磷化羰基鐵粉、磷酸鋯、鎢酸鋅、鈦酸鋰，提高了金屬陶瓷的硬度，同時具有優異的自潤滑性和耐磨性。

具體實施方式