[其他]固体自润滑材料及其制造方法

说明书

本发明属于粉末冶金制品及其制造工艺。

在高温、调整负载下运转的无油自润滑轴承、摩擦付配偶件、高级密封环等部件及材料均要求有较高的强度和良好的润滑性。

在以往的技术中，曾有人把石墨和二硫化钼（MoS₂）的粉剂直接混到金属粉末中，试图利用粉末冶金烧结成型工艺制取高性能的润滑材料，结果都不理想。近年来又有人采用金属包复石墨的方法用来制取自润滑部件，未得到满意结果。众所周知，石墨和MoS₂对金属的润湿性很差，把石墨和MoS₂粉剂作为原料，烧结成型后强度很低。无论是在冷压或热压烧结成型中，经过较长时间高温烧结过程，石墨、MoS₂将会氧化。即使镍包复石墨，利用普通烧结成型工艺也得不到较好的效果。日本专利昭58-17819发明了一种固体自润滑复合材料，它由两种组分构成：第一组分由MoS₂、WS₂单体或复合体润滑剂和Cu、Fe、Ni、Co、Mn中的一种或两种以上成分构成;第二组分由第四、五、六付族金属或其碳化物、氮化物（第六付族氮化物除外）中的一种或两种以上成分构成。第一组分与第二组分的重量百分比为80∶20～20∶80。该复合材料采用热压成形工艺。

本发明的目的在于提出一种强度高、润滑性优异的自润滑材料及其相应的制造方法。

根据上述意旨，本发明所设计的复合自润滑材料由强度高的硬质相、结合牢固的粘结相和均匀分布的润滑相组成。使各种特性融合于一体中，成为综合性能良好的材料。因此在成分的设计上，选用硬质合金材料为基体，如以一定纯度和颗粒度的TiC、Ni和Mo的混合物作为基体成分;另外加入Ni包复人造石墨或Ni包复MoS₂。根据对材料性能的要求和使用条件，在一定量的范围内酌情改变成分的配比或成分。当要求材料有较高的强度时，可适当增加基体的量;当要求提高润滑性时，可增加润滑剂的量;要求提高韧性时可增加Ni的含量。若材料在真空条件下使用，可增加MoS₂的量或加入WS₂等。

基于上述原理，本发明固体自润滑材料由两个组分构成。第一组分由金属Ni、Co包复固体润滑剂石墨、MoS₂、WS₂、WSe₂中的一种或两种以上的包复粉末构成;第二组分由第四、五、六付族金属的碳化物、氮化物与Ni、Co、Mo中的一种或两种以上的金属构成。第一组分中，包复粉末的金属与润滑剂的重量比为2∶1～4∶1;第二组分中，碳、氮化物与Ni、Co、Mo中的一种或两种以上金属的重量比为3∶2～9∶1。第一组分与第二组分的重量百分比为10∶90～30∶70。所用原料为市销粉末，其颗粒度一般为1微米到几十微米。

固体自润滑材料是采用电火花烧结工艺制备的。过去通常采用的粉末冶金冷压或热压成型工艺，均有不足之处，即使对于热压成型来说，由于烧结过程中，在高温和长时间作用下，润滑剂易于氧化和分解，且润滑剂的含量较高，严重地影响材料的力学性能。电火花烧结工艺除具有快速和高效率的特点外，在保存固体润滑剂和获得高致密的材料方面都得到令人满意的结果，对于包复粉末，效果更好。

本发明的具体制造方法如下：

将按上述成分配比范围配制的混料加入混料机中进行混合，混合时需添加一定量的酒精或丙酮溶剂。混料制备后，在80～90℃下除去混料中的溶剂，并过60～80目筛，便制得混合配料。将混合配料装入石墨模具中，且插入兼做电极的上下压冲，一并放入压机中。先加1～50kg/cm²的轻压，并供给1000HZ的中频电流，以实现粉末颗粒间微放电。然后接通直流电流，直流电流与中频电流相叠加。直流电流与中频电流的比值范围为3∶1～5∶1，与此同时，进行第二次加压，压力为200～2000kg/cm²，待烧结温度达到1000～1300℃后，保持30～100秒钟便完成最后成型。

该工艺的特点是通入的电流是一种脉冲电流，通过后，在维持一定的压力下使粒子之间产生微火花放电，这样能将电阻加热的热能用于烧结扩散，还可以利用中频电场的作用促进金属的扩散。利用交变磁场的作用，在很短的时间便可完成烧结。这种工艺不仅适宜于硬质合金的烧结成型，而且对于保留金属包复的润滑剂也取得了良好的效果。