本發明涉及軸承技術領域，具體涉及一種含油軸承及其制備方法。
背景技術：
含油軸承，是指內部分布有諸多孔隙以容納潤滑油的軸承，含油軸承在使用過程中，會與穿過該含油軸承的軸發生摩擦而產生熱量，這種熱量使該含油軸承膨脹，含油軸承內的孔隙相對縮小，孔隙內的潤滑油即順著孔隙滲出并對軸進行潤滑，從而達到在使用過程中不需要對軸承添加潤滑油即可潤滑的目的。
現有含油軸承大都以金屬粉末為主要原料，輔以潤滑劑，采用粉末冶金法燒結成內部分布有諸多孔隙的燒結體，再將該燒結體浸油，即得含油軸承。
由于含油軸承內部分布有諸多孔隙，所以含油軸承也可稱為多孔軸承，這種諸多孔隙的存在，導致含油軸承的強度顯著降低，因此，現有含油軸承大都用于對強度要求并不是較高的設備中，為了提高含油軸承的強度，現有技術一般采取降低含油軸承內部的孔隙率的方法，但孔隙率的降低也會導致含油軸承含油量的降低，進而導致含油軸承使用壽命的降低。
技術實現要素：
本發明的目的在于針對現有技術中的不足，而提供一種兼具高孔隙率和高強度的含油軸承及其制備方法。
為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種含油軸承，主要由以下重量百分比的原料制成：
0.1-0.5％氧化鈰、5-15％碳化硅、1-3％長石、0.5-1.5％石墨、0.8-1.5％氧化鑭、0.5-1％鈷包二硫化鉭和80-90％銅基合金。
其中，所述銅基合金按重量百分比包括：95-98％cu、0.5-1.5％ti、0.5-1.5％zr、0.5-1％al和0.5-1％fe。
其中，所述長石按重量百分比包括：16.8％k2o、18.4％al2o3和64.8％sio2。
其中，所述石墨為納米級石墨。
其中，所述含油軸承按重量百分比還包括0.5-1.5％硬脂酸鋅。
配方中鈷包二硫化鉭、石墨和硬脂酸鋅均為潤滑劑。
本發明還提供上述含油軸承的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
(1)固揮物的制備步驟：將0.8-1.5％氧化鑭和一半重量的長石混合后加熱至600℃-650℃，加入重量百分比為1-5％的硅橡膠，保溫0.5-1小時，冷卻至室溫，粉碎，得所述固揮物；
(2)混配步驟：將步驟(1)所得固揮物與0.1-0.5％氧化鈰、5-15％碳化硅、0.5-1.5％石墨、0.5-1％鈷包二硫化鉭、80-90％銅基合金、剩余一半重量的長石投入攪拌機中攪拌均勻，得混合料，其中，所述銅基合金的平均粒徑不大于30μm；
(3)成型步驟：將步驟(2)所得混合料壓制成軸承雛型；
(4)燒結步驟：將步驟(3)所得軸承雛型進行燒結，得軸承本體，其中，燒結過程包括以下幾個階段：
低溫升溫階段：從室溫經過1.5-2.5小時升溫至750-800℃；
低溫保溫階段：在750-800℃保溫10-20分鐘；
高溫升溫階段：從750-800℃經過5-10分鐘升溫至850-900℃；
高溫保溫階段：在850-900℃保溫30-45分鐘；
降溫階段：冷卻至室溫；
(4)浸油步驟：將步驟(3)所得軸承本體進行真空浸油，即得所述含油軸承。
其中，所述(2)混配步驟中：氧化鈰的平均粒徑不大于20μm，碳化硅的平均粒徑不大于100μm。
其中，所述(2)混配步驟中：氧化鑭的平均粒徑不大于20μm。
其中，所述(2)混配步驟中：鈷包二硫化鉭的平均粒徑不大于10μm。
其中，所述(1)固揮物的制備步驟中：粉碎至平均粒徑不大于100μm，得所述固揮物。
本發明的一種含油軸承的制備原理：采用配方和方法相結合，具體地，步驟(1)中，將配方中0.5-1.5％長石和0.8-1.5％氧化鑭與1-5％的硅橡膠在600℃-650℃反應生成固揮物，長石不僅可以降低其與氧化鑭的熔點，還可以與硅橡膠在氧化鑭的催化作用下進行交聯反應，同時，氧化鑭還可參與其中，三者在600℃-650℃下形成固揮物，單獨的硅橡膠在400℃-430℃即炭化，而固揮物盡管在600℃-650℃開始融化，但只有溫度到達750℃-800℃時，各個鍵開始斷開，固揮物分解出硅橡膠，硅橡膠可在750℃-800℃揮發掉，在600℃-650℃保溫0.5-1小時，可保證三者反應徹底；步驟(4)中，低溫保溫階段：在750-800℃保溫10-20分鐘，所述低溫750-800℃是相對于后述高溫850-900℃而言，750-800℃時，固揮物分解出硅橡膠，硅橡膠在750-800℃氣化為氣體，軸承雛型是由固揮物和其他原料混合壓制而成，軸承雛型在燒結過程稱為燒結體，分散在燒結體中的所述氣體會從燒結體內向四面八方逸出燒結體，從而保證燒結體內均勻分布有諸多孔隙，然后迅速升至850-900℃并保溫30-45分鐘，進行燒結，由于配方中含有氧化鈰、碳化硅和長石，由于碳化硅熔點較高，加入的長石可降低整體熔點，使得氧化鈰和碳化硅合成鈰碳化硅，鈰碳化硅不僅具有較高的硬度，能為最后獲得的含油軸承帶來硬度的較大幅度提升，而且鈰碳化硅還可以作為改良劑，與配方中銅合金、長石、氧化鑭協同增效，進一步提升最后獲得的含油軸承的強度。需要說明的是，燒結階段中，特別是低溫保溫階段的10-20分鐘，高溫升溫階段的5-10分鐘以及高溫保溫階段的30-45分鐘，并非常規選擇，具體地：低溫保溫階段的10-20分鐘，少于10分鐘，硅橡膠無法從固揮物中逸出，多于20分鐘，氣體完全逸出，導致孔隙率過低；高溫升溫階段，必須盡快升溫至最高溫度，即燒結溫度850-900℃；高溫保溫階段，30-45分鐘，少于30分鐘，氧化鈰和碳化硅無法充分合成鈰碳化硅，鈰碳化硅也就無法與銅合金、長石、氧化鑭進行反應，導致最后獲得的含油軸承的硬度偏低，多于45分鐘，燒結過度，導致最后獲得的含油軸承的孔隙率偏低。
本發明的有益效果：
本發明的一種含油軸承，采用上述組分配方和上述制備方法相結合，具有以下優點：
(1)本發明的含油軸承，在配方中加入氧化鑭和長石，在制備的過程中加入硅橡膠，與氧化鑭和長石合成固揮物，這種固揮物能在略低于燒結溫度(850-900℃)的750-800℃分解出硅橡膠并在750-800℃氣化，從而使得燒結體內形成均勻分布的諸多孔隙，提高了最后獲得的含油軸承的孔隙率；
(2)本發明的含油軸承，在配方中加入氧化鈰、碳化硅和長石，長石的加入能降低整體配方的熔點，使得氧化鈰和碳化硅在850-900℃合成鈰碳化硅，合成的鈰碳化硅不僅具有較高的硬度，能為最后獲得的含油軸承帶來硬度的較大幅度提升，而且鈰碳化硅還可以作為改良劑，與配方中銅合金、長石、氧化鑭協同增效，進一步提升最后獲得的含油軸承的強度。
本發明的上述含油軸承的制備方法，將所述制備方法和上述含油軸承的組分配方相結合，制得的含油軸承兼具高孔隙率和高強度的優點。另外，該方法的最高溫度為850-900℃，相對于現有技術中超過1000℃相比，大大降低了能耗，從而降低了制備成本。
具體實施方式
結合以下實施例對本發明作進一步描述。
實施例1
本實施例的一種含油軸承，由以下重量百分比的原料制成：
0.5％氧化鈰、15％碳化硅、1％長石、1.5％石墨、1.5％氧化鑭、0.5％鈷包二硫化鉭和80％銅基合金，其中，本實施例的銅基合金按重量百分比包括：98％cu、0.5％ti、0.5％zr、0.5％al和0.5％fe，本實施例的長石按重量百分比包括：16.8％k2o、18.4％al2o3和64.8％sio2，即本實施例的長石為鉀長石，本實施例的石墨為納米級石墨。
本實施例所述含油軸承的制備方法，包括以下步驟：
(1)固揮物的制備步驟：將0.5％長石和1.5％氧化鑭混合后加熱至600℃，加入重量百分比為5％的硅橡膠，保溫1小時，冷卻至室溫，粉碎至平均粒徑為100μm，得所述固揮物，其中，氧化鑭的平均粒徑為20μm；
(2)混配步驟：將步驟(1)所得固揮物與0.5％氧化鈰、15％碳化硅、1.5％石墨、0.5％鈷包二硫化鉭、80％銅基合金、0.5％長石投入攪拌機中攪拌均勻，得混合料，其中，氧化鈰的平均粒徑為20μm，碳化硅的平均粒徑為100μm，鈷包二硫化鉭的平均粒徑為10μm，所述銅基合金的平均粒徑為30μm；
(3)成型步驟：將步驟(2)所得混合料壓制成軸承雛型；
(4)燒結步驟：將步驟(3)所得軸承雛型進行燒結，得軸承本體，其中，燒結過程包括以下幾個階段：
低溫升溫階段：從室溫經過2.5小時升溫至800℃；
低溫保溫階段：在800℃保溫10分鐘；
高溫升溫階段：從800℃經過5分鐘升溫至850℃
高溫保溫階段：在850℃保溫45分鐘；
降溫階段：冷卻至室溫；
(4)浸油步驟：將步驟(3)所得軸承本體進行真空浸油，即得所述含油軸承。
實施例2
本實施例的一種含油軸承，由以下重量百分比的原料制成：
0.2％氧化鈰、10％碳化硅、2％長石、1％石墨、1％氧化鑭、0.8％鈷包二硫化鉭和85％銅基合金，其中，本實施例的銅基合金按重量百分比包括：95％cu、1.5％ti、1.5％zr、1％al和1％fe，本實施例的長石按重量百分比包括：16.8％k2o、18.4％al2o3和64.8％sio2，即本實施例的長石為鉀長石。
本實施例所述含油軸承的制備方法，包括以下步驟：
(1)固揮物的制備步驟：將1％長石和1％氧化鑭混合后加熱至650℃，加入重量百分比為1％的硅橡膠，保溫0.5小時，冷卻至室溫，粉碎至平均粒徑為80μm，得所述固揮物，其中，氧化鑭的平均粒徑為15μm；
(2)混配步驟：將步驟(1)所得固揮物與0.2％氧化鈰、10％碳化硅、1％石墨、0.8％鈷包二硫化鉭、85％銅基合金、剩余長石(1％長石)投入攪拌機中攪拌均勻，得混合料，其中，氧化鈰的平均粒徑為15μm，碳化硅的平均粒徑為80μm，鈷包二硫化鉭的平均粒徑為8μm，所述銅基合金的平均粒徑為20μm；
(3)成型步驟：將步驟(2)所得混合料壓制成軸承雛型；
(4)燒結步驟：將步驟(3)所得軸承雛型進行燒結，得軸承本體，其中，燒結過程包括以下幾個階段：
低溫升溫階段：從室溫經過1.5小時升溫至750℃；
低溫保溫階段：在750℃保溫20分鐘；
高溫升溫階段：從750℃經過10分鐘升溫至900℃；
高溫保溫階段：在900℃保溫30分鐘；
降溫階段：冷卻至室溫；
(4)浸油步驟：將步驟(3)所得軸承本體進行真空浸油，即得所述含油軸承。
實施例3
本實施例的一種含油軸承，主要由以下重量百分比的原料制成：
0.1％氧化鈰、5％碳化硅、3％長石、0.5％石墨、0.8％氧化鑭、0.6％鈷包二硫化鉭和90％銅基合金，其中，本實施例的銅基合金按重量百分比包括：96.5％cu、1.15％ti、1.25％zr、0.55％al和0.55％fe，本實施例的長石為鈣長石。
本實施例所述含油軸承的制備方法，包括以下步驟：
(1)固揮物的制備步驟：將1.5％長石和0.8％氧化鑭混合后加熱至625℃，加入重量百分比為3％的硅橡膠，保溫0.75小時，冷卻至室溫，粉碎至平均粒徑為60μm，得所述固揮物，其中，氧化鑭的平均粒徑為12μm；
(2)混配步驟：將步驟(1)所得固揮物與0.1％氧化鈰、5％碳化硅、0.5％石墨、0.6％鈷包二硫化鉭、90％銅基合金、剩余長石(1.5％長石)投入攪拌機中攪拌均勻，得混合料，其中，氧化鈰的平均粒徑為15μm，碳化硅的平均粒徑為90μm，鈷包二硫化鉭的平均粒徑為10μm，所述銅基合金的平均粒徑為25μm；
(3)成型步驟：將步驟(2)所得混合料壓制成軸承雛型；
(4)燒結步驟：將步驟(3)所得軸承雛型進行燒結，得軸承本體，其中，燒結過程包括以下幾個階段：
低溫升溫階段：從室溫經過2小時升溫至775℃；
低溫保溫階段：在775℃保溫15分鐘；
高溫升溫階段：從775℃經過8分鐘升溫至875℃；
高溫保溫階段：在875℃保溫40分鐘；
降溫階段：冷卻至室溫；
(4)浸油步驟：將步驟(3)所得軸承本體進行真空浸油，即得所述含油軸承。
測試例1
對實施例1-實施例3的含油軸承進行孔隙率、摩擦系數以及抗彎強度的測試，測試數據如下表所示：
從上表可以看出，本實施例1-實施例3的含油軸承的空隙率范圍為30-40％，摩擦系數為0.07-0.10，抗彎強度為1000-1150mpa。
本實施例1-實施例3的含油軸承的孔隙率為30-40％，具有較大的突破，現有技術中的含油軸承的孔隙率一般為10-20％，例如中國專利cn92111701公開的軸承的孔隙度為10-15％。
本實施例1-實施例3的含油軸承的摩擦系數為0.07-0.10，日本專利201210409655.5公開的含油軸承的摩擦系數為0.10-0.16。
最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和范圍。