[发明专利]一种用于制造蜗轮的高温自润滑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金的复合材料，具体涉及一种用于制造蜗轮的高温自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

蜗杆传动应用之广仅次于齿轮传动居于机械传动的第二位，它具有结构紧凑、重量轻、传动比大、工作平稳、有自销性能等特点，但因其传动效率低、能耗多、发热严重、寿命短、消耗贵重有色金属多等不足，严重限制其传动优越性的发挥。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种用于制造蜗轮的高温自润滑复合材料，以实现降低材料的摩擦系数，提高材料的综合性能，降低材料生产成本，延长材料的使用周期。本发明的另一目的是提供上述材料的制备方法。

技术方案：为了实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于制造蜗轮的高温自润滑复合材料，包括以下重量百分比的各组分：1~10%的氟化钙，1~10%的石墨，1~10%的二硫化钼，10~20%的铜，30~50%的合金粉和37~50%的铁粉；其中，合金粉由以下重量百分比的各组分组成：Cr 10~20%，Fe 25~35%，Ni 30~40%，W 8~15%。

一种制备用于制造蜗轮的高温自润滑复合材料的方法：在V型混料机上充分混合氟化钙、石墨、二硫化钼、铜、合金粉和铁粉，将混合料加入水和水玻璃的混合液并搅拌均匀，将混合后的原料放入烘箱，烘8~10h，然后取出装入模具，控制压力在300~400bar，保压20~30s压制成型；接着将压坯在1100~1200℃的温度下，通氩气进行烧结，并保温1~2h，然后降至室温后，经常规后续加工，即可得到合格的蜗轮材料。其中，水玻璃与混合料的质量比为3：100。混合液中水玻璃与水的质量比为1：4。烘箱温度为80~100℃。

有益效果：使用本发明的高温自润滑复合材料制备蜗轮较传统蜗轮蜗杆传动有很明显的优越性，表现在：摩擦系数低、效率高；优异的抗胶合、抗磨损能力；很高的承载能力；良好的润滑性能，对润滑剂品类五严格的选择要求；耐高温；生产工艺流程短，工序少，生产效率高等。具有很好的实用性，有很好的经济前景，能产生很好的社会效益。

附图说明

图1是摩擦学性能试验结果图；

图2是380bar下制备的材料的金相显微图片；

图3是400bar下制备的材料的金相显微图片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的解释。

以下实施例所使用的药品：二硫化钼，含量≥98%，国药集团化学试剂有限公司；石墨粉，含量≥99.85%，颗粒度（≤30um）≥95.0%，国药集团化学试剂有限公司；铜粉为300目；氟化钙，含量≥99.0%，国药集团化学试剂有限公司。

实施例1

用于制造蜗轮的高温自润滑复合材料，其制备步骤是：首先将添加0.3%的云母、3%的氟化钙、3%的石墨、1%的二硫化钼、13%的铜、43%的合金粉和36.7%的铁粉在V型混料机上充分混合8~10h，将混合料加入水和水玻璃（水玻璃与混合料的质量比为3：100；水玻璃与水的质量比为1：4）的混合液并搅拌均匀，将混合后的配料放入烘箱，烘8~10h，然后取出装入模具，控制压力为380bar，保压20~30s压制成型；接着将压坯放入管式炉中，通氩气，5℃/min的速度升温到1000℃保温30min继续升温到1160℃保温60min，在氩气气氛中自然冷却至室温，然后取出，用角磨机打磨材料表面，即可得到合格的材料。

实施例2

方法同实施例1，其中，控制压力为400bar。

摩擦学性能试验是在CETR UMT-2 Multi-Specimen Test System摩擦试验机上进行的，将已获得的实验材料在45钢盘上用9mm直径的440C小球与之进行回转摩擦。实验条件为载荷5kg、转速100rpm、时间20min、温度200℃。从图1中可以看出压力在380bar时摩擦系数较小且稳定，表现出减摩效果较好。具有明显的减摩耐磨和润滑作用。从金相显微图片（图2、图3）中可以看出：材料有较好的抗胶合性能，高温下运转具有较小的摩擦系数，摩擦磨损量小，具有较好的强度和硬度。

实施例3

用于制造蜗轮的高温自润滑复合材料，由以下重量百分比的各组分组成：1%的氟化钙，1%的石墨，1%的二硫化钼，10%的铜，50%的合金粉和37%的铁粉；其中，合金粉由以下重量百分比的各组分组成：Cr 10%，Fe35%，Ni40%，W 15%。