[发明专利]带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种润滑材料及制备方法，特别是一种带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料及制备方法。

背景技术

随着工业与尖端技术的迅猛发展，许多机械设备需要在极端与苛刻条件下工作。如航空、航天机械的摩擦副常在高真空、原子氧、强辐照和交变温度环境下工作。常规润滑油脂在这样的工况下存在严重的辐照降解、真空挥发、原子氧侵蚀失效等方面的问题。软金属作为固体润滑剂可适用于一些极端工作条件。

利用软金属作润滑剂设计发汗合金或者金属陶瓷已有少量报道。刘佐民将Ag-Cu-Pb-Sn润滑剂浸渍在具有贯通型微孔结构的金属陶瓷烧结体中，利用内贮的润滑剂向摩擦面的扩散“渗漏”实现润滑。但该金属陶瓷由于渗出的润滑剂质软，在摩擦作用下擦伤现象严重(王砚军，刘佐民.摩擦学学报，2006，26(04)，348-352)。

美国Voevodin等研究了将银与陶瓷复合制备硬质涂层，利用银的扩散润滑。由于银在短时间内全部扩散到表面，复合涂层的寿命相对要短(C.Muratore，A.A.Voevodin，J.J.Hu，J.S.Zabinski.Wear，2006，261(7-8)：797-805.)。美国Muratore等在含银复合涂层表面覆盖TiN作为屏蔽模板限制银的释放，降低了银的消耗，银从基体中通过硬质涂层本身的缺陷扩散而出，该复合涂层的摩擦系数最低仅达到0.4(C.Muratore，J.J.Hu，A.A.Voevodin.Thin Solid Films，2007，515：3638-3643)。

美国Basnyat等在TiAlCN硬涂层上激光刻蚀微孔，然后在微孔表面磁控溅射沉积Mo/MoS₂/Ag固体润滑层，微孔仅仅作为润滑剂的存储器，因此向摩擦表面提供有限的润滑剂，当微孔中的润滑剂耗尽后，涂层失效(P.Basnyat，B.Luster，C.Muratore，et.al.Surface & Coatings Technology，2008，203(1-2)：73-79)。

总之，现有技术的缺陷为，润滑剂的释放无法控制，而使得润滑剂消耗严重，摩擦表面软质润滑膜由于没有硬质模板的支撑而磨损率高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能控制润滑剂释放、显著提高表面硬度和耐磨性的带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料，以镍合金为基体，并含有银润滑相；该材料表面带有能控制润滑剂释放，提高硬度和耐磨性的微孔硬质模板。含有银润滑相的镍合金的各组分及质量百分含量为，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％；该材料的粉末粒度为2～20μm。硬质模板的材料为MoN或者Mo₂N，模板的厚度为20～30μm。硬质模板表面设置规则排列的微孔，该微孔直径为150～200μm，深度为20～30μm，微孔之间距离为400～1000μm，微孔的面积密度为1.7％～11.2％。

带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属粉末在球磨机中混合；

(2)将混合后的粉末在钢模中压实后放入石墨模具中真空热压成型；

(3)将热压后的材料进行精磨抛光，然后放入渗金属炉中渗Mo处理；

(4)将渗Mo处理后的材料放入等离子渗氮炉中渗氮；

(5)利用脉冲激光在渗氮处理后的材料表面刻蚀微孔。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明的材料在室温～600℃温度范围内具有自润滑以及润滑剂释放可控的优点；2)所带有的微孔表面硬质模板提高了硬度和耐磨性，将含银镍基材料的硬度提高了20％以上，弹性模量提高了90％，室温～600℃的磨损率降低了20％以上；3)本发明的材料可应用于苛刻环境下的设备，尤其是核设施、航天器、运载火箭等高技术机械运动部件，具体如空间轴承、涡轮、齿轮、丝杠传动副等。

具体实施方式