一種自潤滑軸承材料的粉末冶金制備方法
【專利摘要】一種自潤滑軸承材料的粉末冶金制備方法，屬于潤滑材料領(lǐng)域。本發(fā)明采用傳統(tǒng)粉末冶金方法，將鐵粉與適量的硫化鐵、錳鐵粉和合金粉混合退火，退火后的粉末與適量的石墨混合，壓制燒結(jié)，獲得自潤滑軸承材料，原料便宜、工藝簡單、參數(shù)易控，生產(chǎn)過程安全環(huán)保，適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。退火過程中，混合粉末反應(yīng)生成FeS和MnS，起到很好的潤滑和減摩作用；同時(shí)，MnS的存在能顯著提高軸承材料的切削性能，減少刀具磨損。采用本發(fā)明方法制備的自潤滑軸承材料，可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、能源等機(jī)械裝備中，特別適合要求無油潤滑的場合。
【專利說明】一種自潤滑軸承材料的粉末冶金制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于潤滑材料領(lǐng)域，提供了一種自潤滑軸承材料的粉末冶金制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]粉末冶金自潤滑軸承又名燒結(jié)金屬含油軸承，是音像設(shè)備、微特小型馬達(dá)、辦公機(jī)械、電動(dòng)工具、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、縫紉機(jī)、復(fù)印機(jī)等中不可缺少的一類軸承。它是把固體潤滑劑以粉末的形式作為組元添加到金屬基體原料中，通過壓制成形、燒結(jié)，形成自潤滑復(fù)合材料，以其作為軸承、軸瓦或襯板。因材料本身含有固體潤滑劑，軸承在運(yùn)動(dòng)時(shí)由于熱作用和摩擦，使自身的固體潤滑劑在相對滑動(dòng)表面形成一層較為穩(wěn)定的潤滑膜，并且靠本身的"自耗"來不斷補(bǔ)充和提供固體潤滑劑，修復(fù)被撕裂或破傷的潤滑膜，達(dá)到潤滑和減摩作用。
[0003]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品使用性能的提高，力學(xué)強(qiáng)度高、摩擦學(xué)性能好和生產(chǎn)成本低的新型自潤滑材料的開發(fā)成為摩擦學(xué)領(lǐng)域的重要熱點(diǎn)。對于鐵基自潤滑軸承，能承受高的燒結(jié)溫度而不喪失潤濕特性的固體潤滑劑很少，存在一定的不足或缺點(diǎn)，如高溫環(huán)境下容易氧化、生產(chǎn)效率低、成本高、售價(jià)昂貴等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種新型自潤滑軸承材料，在承載能力、使用溫度范圍、減摩自潤滑性能、易加工性和生產(chǎn)成本等方面都達(dá)到了令人滿意的效果，能在無油潤滑的場合長時(shí)間使用。
[0005]為了獲得上述的自潤滑軸承材料，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0006]所述的自潤滑軸承 材料按重量百分比構(gòu)成如下:
[0007]FeS25-15%, FeMn10-20%,合金粉 5_10%，石墨 1_3%，余量為鐵粉。
[0008]所述的自潤滑軸承材料在上述構(gòu)成下經(jīng)過混合一退火一混合一壓制一燒結(jié)制成，具體步驟如下:
[0009](I)將符合配方要求的在FeS2粉，F(xiàn)eMn粉，合金粉和鐵粉放入球磨機(jī)中混合1_12小時(shí)；
[0010](2)將球磨后的粉末在氫氣爐中退火，退火溫度為600-900°C，時(shí)間為l_3h ；
[0011](3)將退火后的混合粉末與石墨放入球磨機(jī)中混合1-12小時(shí)；
[0012](4)將混合粉末裝入軸套模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為400MPa_700MPa，保壓
2-3min,獲得軸承毛還；
[0013](5)將軸承毛坯放入燒結(jié)爐進(jìn)行氣體保護(hù)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1000°C -1250°C，保溫時(shí)間為l-2h。
[0014](6)將步驟(5)得到的軸套試樣進(jìn)行表面磨削、去毛刺、倒角等處理，即得到自潤滑軸承。
[0015]步驟(I)中所述鐵粉的粒度為100-300 u m, FeS2粉末的粒度為100-300 u m, FeMn粉的粒度為100-300 u m,合金粉的粒度為100-300 u m。[0016]步驟(I)中所述合金粉為Cu、N1、Mo、Cr等中的一種或幾種。
[0017]步驟(3)中所述的石墨粉的粒度為100-300 iim。
[0018]步驟(5)中所述氣體保護(hù)為氬氣、氮?dú)狻?br> [0019]本發(fā)明將鐵粉與適量的硫化鐵及錳鐵粉混合退火，反應(yīng)生成一定量的FeS和MnS，由于FeS優(yōu)良的潤滑性能和MnS優(yōu)良的加工性能及潤滑性能，將退火后的復(fù)合粉末進(jìn)一步的混合、壓制和燒結(jié)，制備得到自潤滑軸承材料。材料中的FeS和MnS起到很好的潤滑作用；同時(shí)，MnS的存在能顯著提高材料的切屑性能，減少刀具磨損。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、原料易得、價(jià)格低廉、制備工藝簡單、參數(shù)易控，生產(chǎn)過程安全環(huán)保，適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0022]2、材料可承受高的燒結(jié)溫度而不喪失潤濕特性。
[0023]3、材料的切屑性能顯著提高，減少刀具磨損。
[0024]4、通過對材料成分的調(diào)整和優(yōu)化，形成了以高強(qiáng)度的硬質(zhì)增強(qiáng)相和分散均勻的潤滑減摩相牢固結(jié)合的新型自潤滑軸承材料。
[0025]5、可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、能源等機(jī)械裝備中，特別適合要求無油潤滑的場合。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例1:
[0027]—種自潤滑軸承材料按重量百分比構(gòu)成如下:
[0028]FeS25%, FeMn15%, Cu5%, Cl%,余量為鐵粉；
[0029]步驟1:稱取平均粒度為100 u m的鐵粉，100 U m的硫化鐵粉，200 U m的錳鐵粉，100 u m的銅粉放入滾動(dòng)球磨機(jī)上混合，時(shí)間8h ；
[0030]步驟2:將混合粉末在氫氣爐中退火，退火工藝為:700°C、2h ；
[0031 ]步驟3:將退火粉末與100 u m的石墨粉放入滾動(dòng)球磨機(jī)上混合，時(shí)間4h ；
[0032]步驟4:將復(fù)合粉末裝入軸套模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為650MPa，保壓2min ；
[0033]步驟5:將壓坯在N2保護(hù)氣氛下1100°C燒結(jié)lh，獲得軸承試樣；
[0034]步驟6:將軸承試樣進(jìn)行表面磨削、去毛刺、倒角等處理，得到自潤滑軸承。
[0035]實(shí)施例2:
[0036]一種自潤滑軸承材料按重量百分比構(gòu)成如下:
[0037]FeS215%, FeMn 10%, Cu5%, Ni5%, C3%,余量為鐵粉；
[0038]步驟1:稱取平均粒度為200 u m的鐵粉，200 U m的硫化鐵粉，300 U m的錳鐵粉，100 u m的銅粉，200 u m的鎳粉放入滾動(dòng)球磨機(jī)上混合，時(shí)間2h ；
[0039]步驟2:將混合粉末在氫氣爐中退火，退火工藝為:900°C、lh ；
[0040]步驟3:將退火粉末與100 U m的石墨粉放入滾動(dòng)球磨機(jī)上混合，時(shí)間12h ；
[0041]步驟4:將復(fù)合粉末裝入軸套模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為400MPa，保壓3min ；
[0042]步驟5:將壓坯在N2保護(hù)氣氛下1200°C燒結(jié)2h，獲得軸承試樣；
[0043]步驟6:將軸承試樣進(jìn)行表面磨削、去毛刺、倒角等處理，得到自潤滑軸承。
[0044]實(shí)施例3:
[0045]一種自潤滑軸承材料按重量百分比構(gòu)成如下:[0046]FeS210%, FeMn20%, Mo4%, Ni3%, Crl%, C2%,余量為鐵粉；
[0047]步驟1:稱取平均粒度為100 u m的鐵粉，100 U m的硫化鐵粉，100 U m的錳鐵粉，200 u m的鑰粉，200 u m的鎳粉，200 u m的鉻粉放入滾動(dòng)球磨機(jī)上混合，時(shí)間5h ；
[0048]步驟2:將混合粉末在氫氣爐中退火，退火工藝為:600°C、3h ；
[0049]步驟3:將退火粉末與300 u m的石墨粉放入滾動(dòng)球磨機(jī)上混合，時(shí)間6h ；
[0050]步驟4:將復(fù)合粉末裝入軸套模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為550MPa，保壓2min ；
[0051]步驟5:將壓坯在Ar保護(hù)氣氛下1000°C燒結(jié)1.5h，獲得軸承試樣；
[0052]步驟6:將軸·承試樣進(jìn)行表面磨削、去毛刺、倒角等處理，得到自潤滑軸承。
【權(quán)利要求】
1.一種自潤滑軸承材料的粉末冶金制備方法，其特征在于，按照質(zhì)量百分比由如下成分配比而成:FeS25-15%，F(xiàn)eMnl0-20%，合金粉5_10%，石墨1_3%，余量為鐵粉；具體制備步驟如下: (1)將符合配方要求的FeS2粉，F(xiàn)eMn粉，合金粉和鐵粉放入球磨機(jī)中混合1_12小時(shí)； (2)將步驟(I)中球磨后的粉末在氫氣爐中退火，退火溫度為600-900°C，時(shí)間為l-3h ； (3)將步驟(2)中的退火后的混合粉末與石墨放入球磨機(jī)中混合1-12小時(shí)； (4)將步驟(3)中的混合粉末裝入軸套模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為400MPa-700MPa，保壓2-3min,獲得軸承毛還； (5)將軸承毛坯放入燒結(jié)爐進(jìn)行氣體保護(hù)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1000°C_1250°C，保溫時(shí)間為 l-2h。 (6)將步驟(5)得到的軸套試樣進(jìn)行表面磨削、去毛刺、倒角處理，即得到自潤滑軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤滑軸承材料的粉末冶金制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述鐵粉的粒度為100-300 iim，F(xiàn)eS2粉末的粒度為100-300 y m，F(xiàn)eMn粉的粒度為100-300 u m,合金粉的粒度為100-300 u m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤滑軸承材料的粉末冶金制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述合金粉為Cu、N1、Mo、Cr中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自潤滑軸承材料的粉末冶金制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述石墨粉的粒度為100-300 iim。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤滑軸承材料的粉末冶金制備方法，其特征在于:步驟(5)中所述氣體保護(hù)為氬氣、氮?dú)狻?br> 【文檔編號】C22C33/02GK103436823SQ201310414116
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】郭志猛, 郭雷辰, 楊芳, 陳存廣, 石韜, 葉青, 蘆博昕 申請人:北京科技大學(xué)