[发明专利]一种耐高温耐磨齿轮及其制备方法

说明书

本发明提供一种耐高温耐磨齿轮及其制备方法，其制备材料，按重量份计，包括铝合金粉末30份～40份、NiCrBSi粉末15份～20份、聚对苯二甲酸丁二醇酯20份～30份、ZrB₂10份～15份、碳化立方晶体材料5份～10份、玻璃纤维3份～5份、纳米碳酸钙8份～10份、双(氢化牛脂烷基)二甲基季铵膨润土盐5份～15份、硬脂酸锌10份～18份、正硅酸乙酯4份～9份。通过正硅酸乙酯改性纳米碳酸钙后，获得具有羟基官能团的纳米碳酸钙，进而与聚对比二甲酸丁二醇酯进行结合，形成核壳结构，然后在双(氢化牛脂烷基)二甲基季铵膨润土盐溶液存在的条件下，与玻璃纤维掺杂，提高了最终形成的齿轮材料的耐高温和耐磨的性能。

技术领域

本发明属于齿轮制备技术领域，具体涉及一种耐高温耐磨齿轮及其制备方法。

背景技术

人类发明、应用齿轮可谓历史悠久。可追溯到公元前的遥远时代，齿轮作为重要的机械传动原件其重要作用与意义不言而喻。史料记载，2200年前，在中国的古代，齿轮的应用比较广泛。在我国山西出土的青铜齿轮是迄今已发现的最古老齿轮，作为反映古代科学技术成就的指南车就是以齿轮机构为核心的机械装置。此外古希腊著哲学家Archimedes在《机械问题》中，也阐述了用青铜齿轮传递旋转运动的问题。随后也先后出现了各种各样的齿轮机械。随着冶金工业的发展，在轧钢机架上开始应用铸造的齿轮，铸造齿轮的轮齿部分是和轮子同时制造的，不再经过任何加工，所以只能用在一些粗糙机械上。直至18世纪工业革命时期，由于Watt发明了蒸汽机，促使齿轮传动技术得到高速发展。1709～1712年著名的俄罗斯机械师纳尔托夫制造的第一台金属切削机床，采用了金属加工的齿轮，轮齿经过切削加工以后，齿轮的质量大大提高了；同时，为了减小齿轮的尺寸，开始采用强度较高的材料—钢来制造齿轮，提高齿轮传动的紧凑性。

随着机器制造工业的不断发展，机器需要的动力更大，速度更快，对于齿轮传动的要求也不断提高。例如，航海用的汽轮机，在上一世纪末期，齿轮传动的马力已超过10000马力，齿轮的圆周速度已达到12米/秒。

现代机器中，齿轮传动应用范围之广，可以用下面的数字表明：齿轮传动的最大传递功率可达6500kw；齿轮的圆周速度从0.03到210 米/秒；齿轮的直径从3～4毫米以下到100米；有些齿轮的模数只有 0.07毫米，而在重型大动力的机器中，齿轮的模数可以达到50～70 毫米。现在齿轮已广泛地应用在我们的日常生活当中。

现有技术中，我国齿轮存在的主要问题是精度低，生产效率低，由于高温下齿轮材料随着齿轮的摩擦产生的热量，而进一步使齿轮的耐磨性降低，导致使用寿命短。其中使用寿命短的问题尤为突出。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一种玻璃纤维掺杂聚对苯二甲酸丁二醇酯包裹的纳米碳酸钙粉末提高齿轮制备原材料制备得到的齿轮的耐高温和耐磨性能的耐高温耐磨齿轮。

本发明提供如下技术方案：一种耐高温耐磨齿轮，所述耐高温耐磨齿轮制备材料，按重量份计，包括以下成分：

进一步地，所述铝合金为6061铝合金、6151铝合金、6205铝合金、6463铝合金、6A02铝合金中的一种或多种。

进一步地，所述碳化立方晶体材料为TiC、B₄C、SiC、ZrC、VC 中的一种或多种。

进一步地，所述纳米碳酸钙的粒径为20nm～50nm。

本发明还提供上述一种耐高温耐磨齿轮的制备方法，包括以下步骤：

1)将所述重量份的铝合金粉末、所述重量份的NiCrBSi粉末、所述重量份的ZrB₂、所述重量份的碳化立方晶体材料置于行星球磨机中，于室温下以200rpm～300rpm转速研磨1.5h～2h，形成纳米粒径金属混合粉末；