[发明专利]铁基高温自润滑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属基自润滑复合材料及其制备方法，具体的说是一种铁基高温自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

研制出具有优异自润滑性能的金属及其合金基高温自润滑材料是解决热动力机械、高温传动设备等在高温条件下使用摩擦部件的有效途径之一。目前以镍基、钴基高温合金为基体的高温自润滑材料的研制和应用较多，这些研究大多见于机理研究和尖端技术领域。对于传统制造业中，在600℃左右可以使用的可作为工程材料的高温自润滑复合材料的应用和研究较少。报道的在该温度下可使用的高温自润滑材料无论是金属基自润滑材料还是合金、陶瓷绝大多数是稀有金属和贵金属作为材料的主成分，例如中国专利公开的CN1034584、CN1073727、CN1101681、CN1083123等，制备这些材料的原材料价格昂贵。铁以及用合金元素强化的铁合金是廉价的工程材料，具有较低的成本并且铁基材料具有独特的热处理性能、高性价比等优点。廉价的铁基材料应用于轧钢设备、连铸设备等可极大的简化机械结构的设计，可减少甚至消除设备的高温润滑维护工作，减轻工人的劳动强度和降低设备的维护费用。以铁作为材料的基体研制的高温自润滑材料在解决军用、民用领域的摩擦、磨损与润滑部件将具有实际的工程意义和巨大的市场潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁基高温自润滑复合材料及其制备方法。

本发明所述的材料在500℃～700℃下具有优异的抗磨特性和良好的自润滑特性。

根据本发明的目的，我们采用的技术方案如下：

铁基高温自润滑复合材料以铁(Fe)为材料基体，以钼(Mo)和镍(Ni)为基体强化合金元素，以氟化钙(CaF₂)、氟化钡(BaF₂)、氧化铅(PbO)、二硫化钼(MoS₂)和二硫化钨(WS₂)复合而成的复合润滑剂为润滑相，采用中频感应加热热压工艺制备而成。

一种铁基高温自润滑复合材料，其特征在于该材料由钼2％～13％、镍1％～9％、氧化铅1％～7％、二硫化钼0.5％～4％、二硫化钨1.5％～7％、金属氟化物0.4％～6％以及余量的铁组成，按质量百分数计；金属氟化物选自氟化钙、氟化钡中的一种或两种。

本发明所述材料制备方法为：称取铁粉、钼粉、镍粉、金属氟化物、氧化铅、二硫化钼以及二硫化钨，置于混料器中混匀并装入石墨模具中，利用中频感应加热的热压法制成棒料；材料制备参数为热压温度1000～1300℃，热压压力6～10MPa，保温保压15～30min后，随炉自然冷却。

本发明所述的制备方法中，铁粉、钼粉以及镍粉的纯度大于99％，粒度小于0.076mm。

本发明所述的制备方法中，金属氟化物、氧化铅、二硫化钼以及二硫化钨的纯度大于99.5％，粒度小于0.076mm。

本发明所述的制备方法中，铁粉选自还原铁粉或雾化铁粉。

本发明所述材料的优点是：该材料在500℃～700℃下有优良的抗磨性能并且可实现自润滑，适应于高温设备滑动部件，实现了结构材料与润滑材料设计的一体化。因铁粉价格相对较低，与镍基、钴基高温合金相比，材料具有较低的成本优势。

具体实施方式

实施例1：

按表4配比称取物料，在混料器中混匀并装入石墨模具中，用中频感应加热的热压工艺，在温度为1100℃、压力为10MPa，模具内腔为的条件下，烧结30分钟后，随炉自然冷却。材料性能如下表1和表2所示。

表1实施例1所述材料的密度、布氏硬度和抗压强度

表2实施例1所述材料的摩擦系数和磨损率

实施例2：

按表4配比称取物料，在混料器中混匀并装入石墨模具中，用中频感应加热的热压工艺，在温度为1140℃、压力为9MPa，模具内腔为的条件下，烧结26分钟后，随炉自然冷却。材料摩擦学性能如下表3所示。

表3实施例2所述材料的摩擦系数和磨损率

实施例3～7

表4为实施例1～7材料质量百分比配比及制备工艺参数。实施例3～7材料制备方法除工艺参数不同之外其余同实施例1。实施例3～7所述材料在500℃～700℃下具有优良的抗磨性能并可实现自润滑。

表4实施例1～7材料质量百分比配比及制备工艺参数