[发明专利]一种表面自润滑金属陶瓷滑动轴承及制备方法

说明书

本发明公开了一种表面自润滑金属陶瓷滑动轴承及制备方法，所述滑动轴承包括轴承基体和自润滑层，所述自润滑层设置在轴承基体的端部或表面，所述轴承基体采用金属陶瓷材料制成，所述自润滑层采用包含石墨固体润滑剂与金属陶瓷的表面自润滑材料制成。先将金属陶瓷粉料压制成轴承基体生坯，再将表面自润滑粉料压制在轴承生坯的端部或表面形成轴承生坯；将压制好的轴承生坯置于直空烧结炉中升温烧结、随炉冷却后得到轴承毛坯。通过本发明所述制备方法制备的滑动轴承具有较好的整体的强度与承载能力，又能实现其接触端表面具有较好的自润滑性能，且该方法能够避免现有介质渗碳法的缺陷。

技术领域

本发明涉及轴承制备技术领域，具体涉及一种表面自润滑金属陶瓷滑动轴承及制备方法。

背景技术

在油气开采、地热资源勘探等深井作业机构中，滑动轴承、轴套等关键耐磨部件往往由WC基硬质合金材料制成。但是实际使用发现采用硬质合金制成的滑动轴承仍然存在着较大的问题：一是由于高温、高压等复杂的作业工况和机械密封的影响，传统的润滑油(脂)无法或不便添加，这就易导致极端干摩擦条件的出现，从而使硬质合金出现严重的氧化磨损和粘着磨损，加剧了系统的不稳定性；二是硬质合金密度较高，故由其制备出的滑动轴承部件质量较大，这无疑加大了主机的功耗，降低了工作效率。

金属陶瓷主要是以TiC、Cr₃C₂、TiN、Ti(C,N)等金属碳化物或金属碳/氮化物陶瓷为基体，以Ni、Co、Fe等金属为粘结剂，采用粉末冶金方法制备的硬质材料。金属陶瓷具有高硬度、耐化学腐蚀、高红硬性、较低的密度(一般约为铁的60％～80％，硬质合金的30％～50％)等优点，目前已被广泛应用于高端数控切削刀具、耐磨耐蚀零件等领域，并被业内评价为硬质合金的有效替代材料之一。虽然金属陶瓷具有上述诸多优点，但若在润滑条件或是配副形式不利时，其作为耐磨滑动轴承部件仍会出现类似硬质合金所面临的问题。值得一提的是，相较于硬质合金材料，金属陶瓷对碳含量的敏感性较低，故可以通过添加一定量的石墨来实现金属陶瓷润滑功能的改善。但有研究表明，石墨(碳)含量的升高会导致金属陶瓷材料强度、硬度等力学性能的下降，从而损害零件的使用范围与寿命。

现有表面自润滑金属陶瓷的制备方法主要采用介质渗碳法，介质渗碳法需先在特定温度下制备出金属陶瓷生坯，然后取出并埋入渗碳介质中再压实，最后进行液相烧结，具有以下缺点：工序较繁杂；渗碳介质不易存放，易吸氧，从而可能造成渗碳效果不佳或产品一致性较差，且成本较高；对环境影响较大，渗碳介质不能重复使用易造成资源浪费和环境污染；需要特制相应的渗碳容器。例如专利CN201710300223.3、CN201710300225.2、CN201710300228.6、CN201710300019.1均采用介质渗碳法制备表面自润滑金属陶瓷。

发明内容

本发明目的在于提供一种表面自润滑金属陶瓷滑动轴承，该滑动轴承具有较好的整体的强度与承载能力，又能实现其接触端表面具有较好的自润滑性能。

此外，本发明还提供上述滑动轴承的制备方法，该方法通过对材料配比和工艺步骤进行改进，既能制备出满足要求的轴承，同时能够避免现有介质渗碳法的缺陷。

本发明通过下述技术方案实现：

一种表面自润滑金属陶瓷滑动轴承，所述滑动轴承包括轴承基体和自润滑层，所述自润滑层设置在轴承基体的端部或表面，所述轴承基体采用金属陶瓷材料制成，所述自润滑层采用包含石墨固体润滑剂与金属陶瓷的表面自润滑材料制成。

本发明所述端部具体是指自润滑层设置在轴承基体的轴向端部；所述表面具体是指自润滑层沿着轴承基体的径向分布，即自润滑层与轴承基体以同心圆式压制后烧结，即轴承的外圆或内圆表面为自润滑层，其与本发明提供的端部或表面自润滑金属陶瓷滑动轴承所产生的自润滑效果一致