[发明专利]一种钢背铜合金玻璃复合体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合减摩材料，特别是一种有良好的减摩、耐磨性能的钢背铜合金玻璃复合体及其制备方法。它适于高温、污水、粉尘等恶劣工况，可制成滑板、导轨、轴瓦、轴套等使用。

目前，各种机械传动装置用的轴套、轴瓦、导轨、滑板等有相对滑动运动的零部件，在不同的工况下使用相应的减摩、耐磨材料，常用的有铜基耐磨合金、巴氏合金等。在国内外有关文献上也有许多自润滑减摩材料的报导，如1984年粉末冶金(Powder Metallurgy Vol 7.No1)第30-38页报导了“粉末冶金法生产金属玻璃复合材料”；1987年国际粉末冶金杂志(The InternationalJournal of Powder metallurgy Vol23.No2)第95-101页报导了“填加玻璃对自润滑青铜轴承某些性能的影响”；1986年国际粉末冶金(Powder metallur-gy International Vol 17.No3)第124-128页报导了“青铜玻璃自润滑轴承”等文章。上述复合材料均属于多孔浸油材料，文章介绍了把玻璃作为填加剂加入到粉末冶金青铜轴承中，讨论了玻璃的加入量对轴承的强度、孔隙度、密度等性能的影响，指出随玻璃含量的增加、强度提高、密度降低、孔隙度降低，因而合油体积也降低。上述轴承主要依靠预先浸油才能自润滑，因轴承中必须保证含有一定数量开放性孔隙，故玻璃的加入量受到限制。因此，其抗拉强度和压溃强度较低，不能承受重载荷，使其应用范围受限。另外在有关专利文献中也公开了多层复合材料，如中国专利CN1071179“碳素纤维增强聚四氟乙稀密封材料及其制造方法”；CN1043550“新型复合材料涡轮”，还有美国专利US5573846、US4666712、US4812367、日本专利62-75127、62-109843、62-184225、59-2839等，也报导过钢背复合材料，但其工作表面均是以高分子聚合物为基体，再添加玻璃纤维、碳纤维、石墨粉、青铜粉等材料，来提高其耐磨性和强度，使之具有自润滑性能。然而上述复合材料主要适用于低载荷、高转速条件下工作。当工作温度超过150℃时，其磨损率急剧升高，因而其耐磨性较差，远不能适应高温、粉尘等恶劣工况，也不适于重载、低速条件下使用。

本发明的目的是提供一种钢背铜合金玻璃复合体及其制备方法，它具有结构强度高、承载能力大、减摩、耐磨性能好、制造工艺简便、成本低、使用寿命长、适用范围广等优点。

本发明的目的是这样实现的：该复合体以钢板为基体，在其表面经烧结、轧制复合有由铜合金粉、玻璃粉混合制成的工作层，工作层混合物中各组分重量比为：铜合金粉80-96份、玻璃粉2-11份、石墨粉0-12份。

该复合体的制备方法是：先按重量比称取铜合金粉80-96份、玻璃粉2-11份、石墨粉0-12份，搅拌均匀制成混合物，选定的钢板表面除锈、去污、去油垢、活化处理，然后将混合物均匀平敷在钢板表面形成工作层，再经还原气氛炉烧结、冷却、轧制成所需形状复合体。其烧结温度宜控制在720-800℃，时间在2-4小时，烧结效果好。所用铜合金粉可为锡青铜、铝青铜、铅青铜、黄铜等。

由于本发明的复合体以钢板为基体，其塑性好，易于加工，与铜合金有很好的复合性，机械强度高。作为工作层混合物中的铜合金是很好的减摩、耐磨材料，其具有良好的可镶嵌性、塑性、导热性、耐腐蚀性等。根据使用工况不同可选用各种铜合金。混合物中的玻璃是一种硬度高、摩擦系数小、不与轴咬合的减摩材料，其自身是脆性能材，但当其镶嵌在软的铜合金材料中，脆性得以克服，且随玻璃含量的增加摩擦系数减小。可是玻璃含量过多，复合体烧结密度降低，会使其工艺性能恶化。因此，玻璃粉与铜合金粉的重量比宜在(2-11)∶(80-96)范围内，最佳重量比为(3-7)∶(90-94)。有时为提高复合体的自润滑性能，需要加入固体润滑剂石墨。其在混合物中的重量比可占0-12份。随石墨含量增加，材料自润滑作用也增加，但石墨含量过多，材料的强度和硬度均降低。因此，石墨在混合物中的重量比宜控制在1-3份范围内，控制在6-10份也可取得较好效果。