[发明专利]一种海水环境下高强耐蚀固体润滑材料

说明书

本发明公开了一种海水环境下高强耐蚀固体润滑材料。该材料的组成及各组分的质量百分含量为：Ni₃Al 52~92 wt.%、Ag 5～30%、Cr 2~8 wt.%、Mo 1~10 wt.%。采用机械合金化制备粉体材料，然后用放电等离子快速烧结技术制备固体润滑材料。本发明所述固体润滑材料具有高硬度、良好的耐磨性和优异的润滑性能，可用作海洋环境中的滑动轴承、动密封部件。

技术领域

本发明涉及一种海水环境下高强耐蚀固体润滑材料，该材料在海水环境中具有高硬度、高耐磨、强耐蚀、低摩擦等优点，可用作海洋环境中的滑动轴承、密封部件以及水润滑轴承等。

背景技术

海洋装备在工作过程中不可避免地暴露在海水环境下，如滑动轴承、桨叶、海水液压泵等设备。由于海水的冲刷作用润滑油或者润滑脂难以为机械零部件提供有效润滑，机械部件遭受严重磨损。而使用在海水环境下具有自润滑性能的固体润滑材料是解决上述问题的可行技术，它不需要外加润滑油脂，可在海水环境中直接使用，从而提高装备性能、延长使用寿命以及降低维修费用。

传统的海洋用固体润滑材料主要由金属基固体润滑材料、高分子材料以及石墨材料组成。然而，巴氏合金（Tribol Int. 2011;44:1161-7）、铜合金（Tribol Int. 2012;55:126-34）、聚四氟乙烯（Tribol Lett. 2011;42:17-25）、石墨等固体润滑材料的强度不高，限制了在高载、高速条件下的使用。与上述基体材料相比，镍铝金属间化合物具有更高的机械性能（Intermetallics 2000; 8: 1329-1337），且在海水环境中表现出较好的耐腐蚀性能（Wear 2003; 255: 162-169）和耐磨损性能（Tribology International 2014; 75: 24-30），但其摩擦系数较高，不能满足润滑性能的要求。目前，关于镍铝基固体润滑材料专利集中于高温条件下的应用（CN101463439B，CN102102155A），在海水环境中镍铝固体润滑材料的设计与制备方法尚无报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海水环境下高强耐蚀固体润滑材料。

本发明所述固体润滑材料Ni₃Al/Ag具有高硬度、良好的耐磨性和优异的润滑性能，可用作海洋环境中的滑动轴承、动密封部件。

一种海水环境下高强耐蚀固体润滑材料，其特征在于该固体润滑材料通过以下方法制备得到：将Ag粉、Cr粉、Mo粉和Ni₃Al粉混合、球磨，将球磨后的粉料放入石墨模具中，置于等离子烧结炉中烧结（SPS），然后关闭加热电源，随炉冷却。

所述Ag粉、Cr粉、Mo粉和Ni₃Al粉在四种原料中的质量百分数依次为5~30 wt.%、2~8 wt.%、1~10 wt.%、52~92 wt.%。

所述固体润滑材料在海水中的摩擦配副材料为氧化铝陶瓷。

所述球磨的条件：以200~350 r/min的速度混合6~10 h，球料比为1.2:1~2:1。

所述烧结的条件：压力20~40 MPa，升温速率50~300℃/min，当温度达到900~1100℃时，保温保压5~10 min。

所述升温速率：温度低于800℃时升温速率为100~300℃/min，高于800℃时为50℃/min。