[发明专利]高温自润滑金属陶瓷材料

说明书

本发明叙述了一种在高温下使用的自润滑材料，属镍-碳化钨系金属陶瓷。

硬质合金具有良好的高温机械性能、很高的耐磨性与较好的韧性。其是由金属相(如Ni、Co、Cr、Mo等)与陶瓷相(TiC、WC、SiC等)组成，但是在高温下使用的滑动密封件，如鱼雷配气阀座与阀体及阀体与花键滑套之间的滑动密封件、热核动力机械的滑阀等，除要求制作该部件的材料具有优异的高温机械性能外，又要具有良好的低摩擦、耐磨损性能

一般来说，在600℃高温下使用的材料，有浸银石墨，但其机械强度低，韧性差，且在1000℃高温、高速、高负荷条件下使用时，常出现开裂现象(密封材料的发展近况，P.F.Brown，美国，1988)。中国专利89106018.9公开了一种WC-Ni-PbO系高温自润滑金属陶瓷材料，虽该类材料在600℃高温下具有良好的摩擦磨损性能，但其高温机械强度较低。

本发明的目的是研制一种可在400℃～1000℃、高速、高负荷条件下使用的自润滑金属陶瓷材料，该材料既有优异的摩擦学特性，又有良好的高温机械强度。

本发明的内容：

在配方上，本发明选用镍作为高温自润滑金属陶瓷材料的粘结相，陶瓷相碳化钨为耐磨相，两者构成该材料的主成份  并加入适量的钼和氧化铅、依靠镍-碳化钨保证该材料的机械性能。钼为固溶强化相，提高高温机械强度。氧化铅保证高温润滑性，从而实现高温自润滑的目的。同时，氧化铅还具有助熔易烧结、使材料致密化的作用。

在工艺上，本发明采用中频感应加热快速热压法制备。由此工艺制备的高温自润滑金属陶瓷材料具有致密、均匀和各向同性的特点。本发明的具体配方(重量百分含量)是：Ni30～60％，WC30～60％，Mo3～10％，余量为PbO。

本发明各组分的粒度要求是：Ni-75μm WC-15μm，Mo-75μm，PbO-38.5μm。 

本发明的优选配方(重量百分含量)是：Ni43～48％，WC43～48％，Mo4～7％余量为PbO。

本发明的具体制备过程是：将Ni、WC、Mo和PbO粉按一定比例混合均匀后，装入石墨模具进行冷压。然后将石墨模具移置于中频感应线圈中央，加热温升到1200～1350℃，压力15MPa～25MPa时，保温保压5-20分钟。保温保压结束后，自然降温到室温脱模，即可制得该材料的毛坯。按上述的配方和制备工艺制得的高温自润滑金属陶瓷材料的典型物理、机械与摩擦磨损性能列于表1和表2。

表1.高温自润滑金属陶瓷材料物理性能与冲击强度

     密度 (kg/M³×10³) 布氏硬度   (HB) 线膨胀系数(/℃)  (室温至800℃)  冲击强度 N-M/M²×10⁴    11.12    306   8.1×10^-6     50