[发明专利]一种无铅铜基自润滑复合轴承材料及其制备方法在审
申请号: | 202011358155.4 | 申请日: | 2020-11-27 |
公开(公告)号: | CN112387975A | 公开(公告)日: | 2021-02-23 |
发明(设计)人: | 尹延国;刘聪;吴玉程;李蓉蓉;陈祥雨;李聪敏 | 申请(专利权)人: | 合肥工业大学 |
主分类号: | B22F7/04 | 分类号: | B22F7/04;B22F1/00;C23C18/36 |
代理公司: | 安徽省合肥新安专利代理有限责任公司 34101 | 代理人: | 卢敏 |
地址: | 230009 安*** | 国省代码: | 安徽;34 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 无铅铜基 润滑 复合 轴承 材料 及其 制备 方法 | ||
本发明公开了一种无铅铜基自润滑复合轴承材料及其制备方法,是由钢背和设置在钢背表面的铜基合金减摩层组成,其中的铜基合金减摩层是以铜锡合金为基体,以镀镍硫化亚铁和铋作为润滑组元,各组分按质量百分比的构成为:铜锡合金75‑98%,镀镍硫化亚铁1‑10%,铋1‑15%。本发明制备的无铅铜基自润滑复合轴承材料组分间具有较好的界面结合能力,能有效增强材料的机械强度,且铜基合金减摩层中镀镍硫化亚铁和铋组元能够发挥自润滑与协同润滑作用,提升了材料的摩擦学性能,具有更加广泛的环境适应性。
技术领域
本发明涉及一种无铅铜基自润滑复合轴承材料及其制备方法,属于材料制备领域。
背景技术
铜基复合材料是解决高技术领域润滑问题的一种很有前途的固体润滑材料,因此,它被广泛应用于机械设备的运动系统,如密封圈、衬套、轴承和导轨等部位。铜铅复合轴承材料由于具有软质相铅能够发挥一定的润滑效果,但是铅是一种重金属,污染环境且损害人体健康,在无铅化发展进程中,用其它无毒无害的润滑组元取代铅势在必行。
目前,在无铅化铜基复合材料的发展中,用单一固体润滑剂,像石墨、MoS2、Bi、FeS等取代铅能够达到一定的减摩功效,但是润滑剂单一,导致铜基复合材料的摩擦学性能和使用范围受限;用FeS和Bi共同充当润滑剂虽然能够实现协同润滑作用,但存在FeS易在铜基体中团聚、FeS与基体铜的界面结合性能较差等问题。高能球磨工艺能够提高硫化亚铁粉在铜粉中的均匀弥散分布,但同时也导致FeS对铜基体的割裂作用增强,导致复合材料的力学性能下降。因此,用FeS和Bi共同作为润滑组元,迫切需要解决FeS与铜基体的湿润性,提升二者的界面结合能力。
随着航天工业技术的不断发展,机械设备的服役环境变得越来越苛刻,为使设备能够适应不同条件下的工作任务并发挥良好的功效,对无铅铜基自润滑复合轴承材料的性能要求也越来越高。但由于传统的单一润滑剂润滑性能受限、润滑组元与铜基体界面结合能力差以及复合材料承载能力受限,导致轴承材料的力学性能与摩擦学性能不能得到充分的开发和利用,已无法满足机械设备越来越高的性能要求。
发明内容
为避免上述现有技术所存在的不足之处,本发明提供一种无铅铜基自润滑复合轴承材料及其制备方法,旨在解决减摩层中硫化亚铁与铜基体间润湿性差以及复合轴承材料机械强度低、摩擦学性能差的问题。
本发明为实现发明目的,采用如下技术方案:
一种无铅铜基自润滑复合轴承材料,是由钢背和设置在钢背表面的铜基合金减摩层组成;所述铜基合金减摩层以铜锡合金为基体,以镀镍硫化亚铁和铋作为润滑组元,各组分按质量百分比的构成为:铜锡合金75-98%,镀镍硫化亚铁1-10%,铋1-15%。
优选的,所述钢背的厚度为0.5~100mm,所述铜基合金减摩层的厚度为0.5~1.0mm。
优选的,所述钢背选用含碳量为0.12~0.25%的低碳钢,其中硫、磷含量低于0.035%。
优选的,所述钢背表面经镀铜处理。
优选的,所述铜锡合金为Cu90Sn10合金。
优选的,所述镀镍硫化亚铁是按如下方法制得:
清洗:将FeS粉末置于无水乙醇中超声分散15-20min,脱去无水乙醇后放入干燥箱中于50-80℃干燥1-2小时;
敏化:将干燥后的FeS粉末在浓度为20-25g/L的银氨溶液中超声震荡20-40min,过滤,放入干燥箱中于50-80℃干燥1-2小时;
活化:将敏化后的FeS粉末在浓度为20-25g/L的NaH2PO2溶液中超声震荡20-40min,过滤,用去离子水清洗2-3次,放入干燥箱中于50-80℃干燥1-2小时;
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