[发明专利]一种减摩无铅铜基滑动轴承材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种减摩无铅铜基滑动轴承材料及其制备方法，采用球磨工艺使硫化亚铁粉、铋粉与青铜粉机械合金化，提高了硫化亚铁、铋和铜的界面结合能力，改善了硫化亚铁在铜基体中含量较高时易团聚的现象，且FeS其结构具有良好的储油能力使液‑固润滑膜稳定性好，缓解了Bi剥落的进程，低熔点组元Bi的熔融、析出，也可促进液‑固润滑膜的修复与完善，从而提高了材料的减摩性能。总之，本发明改善了铜基滑动轴承材料的减摩耐磨特性，利用硫化亚铁和铋良好的协同作用取代铜基轴承材料中的作为润滑剂的铅，避免了铅的污染，并具有成本较低廉、适用工业化生产的优点。

技术领域

本发明涉及一种滑动轴承材料，具体地说是一种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。

铋作为常见的固体自润滑材料，软质低熔点物质，和 Cu、Al 等合金不相溶，作为软质相基本以游离态形式存在于 Cu、Al 等合金中，在铜基滑动轴承材料中的应用较为广泛。但由于 Bi 的脆性特征，也会使析出摩擦表面的富 Bi 相易于剥落，导致轴承材料耐磨性下降，减摩、抗粘着性能变差。FeS也是一种较好的固体润滑剂，其鳞片多孔形态还使其具有良好的储油能力使液-固润滑膜稳定性好，有利于减缓 Bi 的趋附、析出与剥落进程。而低熔点组元 Bi 的熔融、析出，也可促进液-固润滑膜的修复与完善。因此，充分发挥 FeS与 Bi 的良好协同作用，可有效解决无铅铜铋轴承材料存在的关键科学问题，提高其减摩、抗粘着性能。然而利用FeS和Bi作为润滑剂掺入量过少会使材料的润滑性能不好，掺量过多又会降低其强度，因此有必要研究在保证固体自润滑材料减磨性能的前提下不断提高材料的强度。

发明内容

为了提高硫化亚铁、铋与铜基体界面结合的效果，进一步改善铜基滑动轴承材料减摩抗粘着作用，本发明提供一种减摩无铅铜基滑动轴承材料及其制备方法。

利用硫化亚铁和铋良好的协同作用取代铜基轴承材料中的作为润滑剂的铅，利用高能球磨工艺提高硫化亚铁粉和铋粉在青铜粉中的均匀弥散分布程度，与铜基体牢固结合，解决硫化亚铁含量较高时的团聚问题以及界面结合差等问题，提高材料的强度和减摩性能。

一种减摩无铅铜基滑动轴承材料由质量百分比80～98%青铜粉、1～10%硫化亚铁粉、1～10%Bi制成；所述减摩无铅铜基滑动轴承材料的力学性能：压溃强度250～400MPa，硬度40～90HB；

所述青铜粉的成份按质量百分比为：镍粉1～2%、锡粉6～10%、磷粉 0.4～0.6%，余量铜粉；

所述减摩无铅铜基滑动轴承材料的制备操作步骤如下：

（1）球磨：将研磨球、青铜粉、硫化亚铁粉、铋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8:1～10:1；球磨，得到机械合金粉；其中青铜粉、硫化亚铁粉、铋粉和过程控制剂组成待磨混合物料；

（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，得到烧结材料。

进一步限定的技术方案如下：

步骤（1）中，过程控制剂为乙醇、丙酮、硬脂酸、硬脂酸锌中的一种，加入量为待磨混合物料质量的0.5~1%。

步骤（1）中，球磨条件为转速180～520 r/min、球磨时间3～50h。

步骤（2）中，压制生坯的压力为500MPa～700MPa。

步骤（3）中，烧结条件：烧结温度为700～900℃，保温时间为20～50min。