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，屬于潤滑材料領域。本發明采用傳統粉末冶金方法，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，獲得自潤滑軸承材料，原料便宜、工藝簡單、參數易控，生產過程安全環保，適合大規模的工業化生產。退火過程中，混合粉末反應生成FeS和MnS，起到很好的潤滑和減摩作用；同時，MnS的存在能顯著提高軸承材料的切削性能，減少刀具磨損。采用本發明方法制備的自潤滑軸承材料，可廣泛應用于鋼鐵、冶金、能源等機械裝備中，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
【技術領域】
[0001]本發明屬于潤滑材料領域，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】
[0002]粉末冶金自潤滑軸承又名燒結金屬含油軸承，是音像設備、微特小型馬達、辦公機械、電動工具、洗衣機、電風扇、縫紉機、復印機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，形成自潤滑復合材料，以其作為軸承、軸瓦或襯板。因材料本身含有固體潤滑劑，軸承在運動時由于熱作用和摩擦，使自身的固體潤滑劑在相對滑動表面形成一層較為穩定的潤滑膜，并且靠本身的"自耗"來不斷補充和提供固體潤滑劑，修復被撕裂或破傷的潤滑膜，達到潤滑和減摩作用。
[0003]隨著現代科學技術的發展和產品使用性能的提高，力學強度高、摩擦學性能好和生產成本低的新型自潤滑材料的開發成為摩擦學領域的重要熱點。對于鐵基自潤滑軸承，能承受高的燒結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，如高溫環境下容易氧化、生產效率低、成本高、售價昂貴等問題。

【發明內容】

[0004]本發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、易加工性和生產成本等方面都達到了令人滿意的效果，能在無油潤滑的場合長時間使用。
[0005]為了獲得上述的自潤滑軸承材料，本發明采用了如下技術方案:
[0006]所述的自潤滑軸承 材料按重量百分比構成如下:
[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成下經過混合一退火一混合一壓制一燒結制成，具體步驟如下:
[0009](I)將符合配方要求的在FeS2粉，FeMn粉，合金粉和鐵粉放入球磨機中混合1_12小時；
[0010](2)將球磨后的粉末在氫氣爐中退火，退火溫度為600-900°C，時間為l_3h ；
[0011](3)將退火后的混合粉末與石墨放入球磨機中混合1-12小時；
[0012](4)將混合粉末裝入軸套模具中進行壓制，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爐進行氣體保護燒結，燒結溫度為1000°C -1250°C，保溫時間為l-2h。
[0014](6)將步驟(5)得到的軸套試樣進行表面磨削、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)中所述氣體保護為氬氣、氮氣。
[0019]本發明將鐵粉與適量的硫化鐵及錳鐵粉混合退火，反應生成一定量的FeS和MnS，由于FeS優良的潤滑性能和MnS優良的加工性能及潤滑性能，將退火后的復合粉末進一步的混合、壓制和燒結，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，MnS的存在能顯著提高材料的切屑性能，減少刀具磨損。
[0020]本發明的優點:
[0021]1、原料易得、價格低廉、制備工藝簡單、參數易控，生產過程安全環保，適合大規模的工業化生產。
[0022]2、材料可承受高的燒結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整和優化，形成了以高強度的硬質增強相和分散均勻的潤滑減摩相牢固結合的新型自潤滑軸承材料。
[0025]5、可廣泛應用于鋼鐵、冶金、能源等機械裝備中，特別適合要求無油潤滑的場合。
【具體實施方式】
[0026]實施例1:
[0027]—種自潤滑軸承材料按重量百分比構成如下:
[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的銅粉放入滾動球磨機上混合，時間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的石墨粉放入滾動球磨機上混合，時間4h ；
[0032]步驟4:將復合粉末裝入軸套模具中進行壓制，壓制壓力為650MPa，保壓2min ；
[0033]步驟5:將壓坯在N2保護氣氛下1100°C燒結lh，獲得軸承試樣；
[0034]步驟6:將軸承試樣進行表面磨削、去毛刺、倒角等處理，得到自潤滑軸承。
[0035]實施例2:
[0036]一種自潤滑軸承材料按重量百分比構成如下:
[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的鎳粉放入滾動球磨機上混合，時間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的石墨粉放入滾動球磨機上混合，時間12h ；
[0041]步驟4:將復合粉末裝入軸套模具中進行壓制，壓制壓力為400MPa，保壓3min ；
[0042]步驟5:將壓坯在N2保護氣氛下1200°C燒結2h，獲得軸承試樣；
[0043]步驟6:將軸承試樣進行表面磨削、去毛刺、倒角等處理，得到自潤滑軸承。
[0044]實施例3:
[0045]一種自潤滑軸承材料按重量百分比構成如下:[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的鉻粉放入滾動球磨機上混合，時間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的石墨粉放入滾動球磨機上混合，時間6h ；
[0050]步驟4:將復合粉末裝入軸套模具中進行壓制，壓制壓力為550MPa，保壓2min ；
[0051]步驟5:將壓坯在Ar保護氣氛下1000°C燒結1.5h，獲得軸承試樣；
[0052]步驟6:將軸·承試樣進行表面磨削、去毛刺、倒角等處理，得到自潤滑軸承。
【權利要求】
1.一種自潤滑軸承材料的粉末冶金制備方法，其特征在于，按照質量百分比由如下成分配比而成:FeS25-15%，FeMnl0-20%，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，FeMn粉，合金粉和鐵粉放入球磨機中混合1_12小時； (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中混合1-12小時； (4)將步驟(3)中的混合粉末裝入軸套模具中進行壓制，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爐進行氣體保護燒結，燒結溫度為1000°C_1250°C，保溫時間為 l-2h。 (6)將步驟(5)得到的軸套試樣進行表面磨削、去毛刺、倒角處理，即得到自潤滑軸承。
2.根據權利要求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，FeS2粉末的粒度為100-300 y m，FeMn粉的粒度為100-300 u m,合金粉的粒度為100-300 u m。
3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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)中所述氣體保護為氬氣、氮氣。
【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 優先權日:2013年9月12日
【發明者】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