[发明专利]一种高强减摩无铅铜基滑动轴承材料

说明书

本发明公开了一种高强减摩无铅铜基滑动轴承材料，采用球磨工艺使铜粉、铁粉和硫化铜粉机械合金化，CuS和Fe混合粉末可被其高能量的导入方式，机械诱发化学反应生成超细颗粒纳米晶FeS。这种反应自生复合工艺解决了外加增强粒子存在的吸气、润湿性差、界面结合不良等问题。同时球磨工艺改善了硫化亚铁直接添加时易团聚的现象。球磨过程中，另有一部分Fe原子固溶到铜原子中起固溶强化作用，强化铜基复合材料。本发明主要是利用FeS自身优良的减摩、抗粘着能力，取代原铜基轴承材料中的铅，避免了铅的污染，同时Fe固溶强化铜基滑动轴承材料，实现了无铅铜基滑动轴承材料高强度与良好润滑特性的有效统一。

技术领域

本发明属于轴承材料技术领域，具体涉及一种高强减摩无铅铜基滑动轴承材料及其制备方法。

背景技术

由于铅具有质软、熔点低的特点，被广泛应用于铜基滑动轴承材料中，同时，铅也是一种重金属，对人体和环境都有着严重的危害。目前，欧美等发达国家都对铅的使用进行了严格的限制。

硫化物中硫化亚铁（FeS）是一种常见的固体润滑剂，其具有与石墨相似的六方层状结构，具有较低的剪切强度，熔点高达1100℃，在齿轮、缸套等典型摩擦副零件的表面改性方面得到广泛应用。通过在铜合金基体中直接添加FeS颗粒，采用常规粉末冶金的方法制备了无铅铜基滑动轴承材料，在不同工况条件下进行摩擦磨损试验，表明添加硫化亚铁（FeS）的材料表现出更优良的减摩抗粘着效果。但采用常规粉末冶金方法制备硫化亚铁（FeS）/铜基材料存在一定的不足，硫化亚铁（FeS）与铜的湿润性差，与基体界面结合质量不牢固，且硫化亚铁（FeS）颗粒容易发生大块团聚，摩擦过程中易从基体中剥落，削弱材料整体力学性能及其减摩耐磨性能。随着硫化亚铁（FeS）含量的增多，团聚现象越来越明显，弥散效果开始变差，其软质易滑移特征逐渐起主导作用，所以强度越来越低。

发明内容

为了解决外加增强粒子存在的吸气、润湿性差、界面结合不良等问题，进一步提高铜基滑动轴承材料的力学性能和摩擦磨损性能，本发明提供一种高强减摩无铅铜基滑动轴承材料及其制备方法。

一种高强减摩无铅铜基滑动轴承材料由质量百分比70～98%青铜粉、1～15%硫化铜粉、1～15%铁粉制成；所述高强减摩无铅铜基滑动轴承材料的力学性能：压溃强度300～500MPa，硬度70～100HB；

所述青铜粉的成份按质量百分比为：镍粉0～1.5%、锡粉6～10%、磷粉0.4～0.6%，余量铜粉；

具体制备操作步骤如下：

（1）球磨

将研磨球、青铜粉、硫化铜粉、铁粉和过程控制剂加入研磨罐中，磨球与待磨混合物料的质量之比为10:1～15:1；球磨，得到机械合金粉；其中青铜粉、硫化铜粉、铁粉和过程控制剂组成待磨混合物料；

其中硫化铜粉和部分铁粉在球磨过程中机械诱发化学反应，原位自生成纳米晶硫化亚铁（FeS），起减摩作用；部分铁原子机械合金化固溶到铜原子中起固溶强化作用，强化铜基复合材料；

（2）压制

将所述机械合金粉末送入压机的制品模具中压制成生坯；

（3）烧结

将所述生坯放入氨分解保护气氛中进行烧结，得到高强减摩无铅铜基滑动轴承材料。

进一步限定的技术方案如下：

步骤（1）中，过程控制剂为液体酒精、四氯化碳、硬脂酸、固体石蜡中的一种，加入量为待磨混合物料质量的0.2～0.8%。

步骤（1）中，球磨条件为转速300～600 r/min、球磨时间15～60h。

步骤（2）中，压制生坯的压力为550MPa～700MPa。