[发明专利]一种高耐磨的梯度结构碳化物复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高耐磨的梯度结构碳化物复合材料的制备方法，它包括如下步骤：机械混合、压制成型、熔渗烧结和渗碳。较之现有技术，本发明具有以下有益效果：渗碳后在钨铜合金的表面有存在一层硬度较高的碳化钨耐磨层，另外，熔渗的低熔点铜在高温摩擦磨损时自身的挥发也会带走大量的热量，从而提高该材料的抗磨损性能并可以延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种在常温尤其是高温下使用的耐磨材料的制备方法，具体涉及一种高耐磨的梯度结构碳化物复合材料的制备方法。

背景技术

钨铜合金是由高熔点、高硬度的钨和高导电、导热率的铜所构成的假合金。具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和高强度、高硬度、减磨耐磨性等优点，被广泛地用做中、高压开关中的电接触材料；航空航天器件的耐高温材料；高性能电极材料。然而，磨损作为工程构件的主要失效形式之一，越来越受到人们的关注。钨铜合金因其特殊的性能，近年来逐渐被人们用作耐磨件，比如电视机生产线上的导轨，型材生产线上的导卫材料、高铁上的电弓材料等。这是因为工作温度高达上千度的导卫件，只有高熔点的材料才能不会因高温软化而失效；另一方面是导卫材料的摩擦系数大，轧件与导卫材料发生相对运动，会产生摩擦磨损，若摩擦系数太大将大大损耗导卫板和轧件。钨铜基导卫材料基体中钨的熔点为3410℃，该复合材料在高温下仍然能保持其高强硬度的特点，不易发生粘着；而低熔点的铜在高温条件下，软化后使合金表面能形成一层润滑膜，降低摩擦系数，铜钨基复合材料还具有较好的导热性，能快速使导卫板温度降低可大大降低导卫工作时的温度，从而对导卫板起到了保护作用，延长了导卫的使用寿命。在常温下使用的导轨则因钨铜高的硬度、抗氧化性、耐腐蚀、摩擦系数低等特点而作为耐磨件的首选。

传统钨铜合金的耐磨性差，特别是在室温和高温下耐磨性更差。现有的钨铜合金材料用作高温耐磨件的寿命较短，从而会影响与其相互接触件的服役状况。

为进一步提高钨铜复合材料的表面硬度和耐磨性，本发明介绍一种高耐磨性钨铜复合材料制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高耐磨的梯度结构碳化物复合材料的制备方法。本方法所制备的一种高耐磨的梯度结构碳化物复合材料，能够作为温度不超过1000℃服役条件下的耐磨件。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种高耐磨的梯度结构碳化物复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

①机械混合：将钨粉、碳化钨粉、铜粉、镍粉和溶剂有机机械混合；

②压制成型：将机械混合后的物料压制成型成压坯；

③熔渗烧结：然后将压坯采用熔渗铜烧结制备钨铜复合材料；

④渗碳：将经步骤③制成的钨铜复合材料置于渗碳炉中进行渗碳，得到表面是渗碳层、内部是各个组成相均匀分布的具有高耐磨性的复合材料；

其中，所述的钨粉、碳化钨粉、铜粉及镍粉的质量比为74-76:4-6:4-6:0.1-0.3，所述的有机溶剂的量按照每千克钨粉、碳化钨粉、铜粉及镍粉制成的混合粉料加5-10毫升的溶剂。

进一步地，所述的高耐磨的梯度结构碳化物复合材料的制备方法，还包括步骤⑤喷砂：将经步骤④渗碳后的复合材料置于固体喷砂机中进行喷砂，用来去除表面粘附的炭黑，喷砂的冲击速度为10～20米/秒，喷砂所用的砂粒不大于200目。通过步骤⑤喷砂能使本发明的复合材料具有更高的耐磨性。

进一步地，具体操作时，为了使渗碳更加均匀，在渗碳前去除掉零件表面多余的覆铜。将步骤4溶渗好的复合材料表面多余的覆铜通过车削(回转体的材料)或铣削(方形的材料)去掉。

进一步地，所述的①机械混合为：将钨粉、碳化钨粉、铜粉及镍粉与溶剂(优选汽油)共同搅拌混合2～3小时，然后过40目的筛网放置1～2小时，所述的有机溶剂的量按照每千克钨粉、碳化钨粉、铜粉及镍粉制成的混合粉料加5-10毫升的溶剂。