[发明专利]一种用于动密封的粉末冶金密封环及制备方法与应用

说明书

一种用于动密封的粉末冶金密封环及其制备方法与应用，该用于动密封的粉末冶金密封环由以下原料制成：基体相：铜粉，55～80wt%；强化相：铁粉、钴粉、镍粉、锡粉中的至少一种，0.5～5wt%；固体润滑相：石墨粉10～30wt%；二硫化钼粉，1～6wt%；二硫化钨粉，0.2～3wt%；氮化硼粉，0.2～2wt%；各组分百分比之和为100%。本发明还包括用于动密封的粉末冶金密封环的制备方法及应用。本发明粉末冶金密封环特别适于用作不容许加润滑油或只容许加少量润滑油的边界润滑工作条件的减摩件，可以提高摩擦副的使用性能，实现环保节能；降低摩擦副的工作温度，降低材料的磨损率。

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金密封环，特别涉及一种用于动密封的粉末冶金密封环及制备方法与应用。

背景技术

有润滑的滑动摩擦副有可能出现三种润滑状态：边界润滑、流体动压润滑和干摩擦状态。边界润滑状态是介于流体动压润滑和干摩擦（摩擦副表面直接接触）之间的临界状态，微观不光滑的接触面上，部分表面直接接触的状态。所谓边界润滑是指在摩擦界面上存在着一层与介面性质不同、不连续的膜，在摩擦过程起着一定的润滑作用，称为边界润滑膜。但是，边界润滑膜的形成和保持是有条件的。由于摩擦副的工作条件、润滑状态不同，油膜在摩擦界面的分布不一样；随着润滑油膜厚度的变化，磨损量也会发生变化。当摩擦面足够光滑，润滑油充裕而有一定的黏度，接触面相对运动速度较高，摩擦界面能被流体动压油膜完全隔开；此时的界面存在连续、厚度较大的流体动压膜，系统的摩擦系数、磨损率很低。若摩擦表面上的载荷增大，温度增高，润滑剂不充分或者粘度减小，油膜厚度也会减薄；此时在摩擦面间的油膜易发生破裂，形成局部的干摩擦，系统摩擦系数增高，磨损现象加剧。这就是边界润滑状态，表面膜即为边界润滑膜。有些边界膜是油性剂的活性基在金属表面产生物理吸附和化学吸附，形成较牢固的油膜；有些是固体润滑剂粘附在摩擦界面形成一层摩擦膜，保护摩擦界面少受损伤。如果摩擦副上的负荷较大，表面不平，表面微凸体峰部压力很大，膜的强度小于滑动接触处的摩擦力时，便会导致边界膜的破裂，产生金属直接接触。

当前所用的常规减摩材料主要有下述几种：

第一是软基体上弥散硬质点—铅基、锡基巴氏合金（Sn,78-93%;Sb,4-14%;Cu,3-8%）；铅基巴氏合金以铅为主，加入Sn,0-20%;Sb,10-18%; 巴氏合金承载能力不强，适用于速度低、温度不高的场合。铅对环境、对人体有害，一般少用或禁用。

第二是在强基体上分布软相—锡青铜，铅青铜，铝锡合金，铝铅合金；锡青铜含Sn5-15%;还含Zn，Pb，Ni等；铅青铜含铅量达到30－45%；还有多元青铜，则在上述材料的基础上加入Ni，Sn等。铜、铅铸造合金中，铅是以分散的纯铅存在。铅青铜承载能力较强，耐疲劳性能好，机械性能受温度的影响小；除了含铅的青铜之外，其他材料的顺应性、嵌藏性不好，耐磨性较差。

铝基轴承合金 Al60-95%，Sn5－40%。良好的导热性，疲劳强度高，高温硬度较高。但是材料的热膨胀系数高，预留间隙要大，否则易咬死。

第三是聚合物，以固体润滑剂做填充剂的润滑聚合物复合材料、纤维增强聚合物材料。其耐化学腐蚀胜过金属材料。无润滑滑动摩擦系数低；有润滑时比较容易实现弹性流体润滑。强度、弹性模量、蠕变阻力、膨胀系数等方面不如金属。聚合物吸收液体，零件尺寸变化大，形状保持性不太好。

第四是镶嵌式自润滑轴承材料，是由金属底材做骨架，在底材的孔或槽中嵌入固体润滑剂，该润滑剂是一种新型的抗挤压固体润滑剂。在摩擦过程中，金属底材承担绝大部分负荷。摩擦过程中，孔或槽中的固体润滑剂向摩擦面转移或反转移，在摩擦面上形成润滑良好、牢固附着并均匀覆盖的固体转移膜，从而降低摩擦磨损。随摩擦的进行，嵌入的固体润滑剂不断提供于摩擦面，保证了长期运行时对摩擦副的良好润滑。