[发明专利]一种海水环境下镍硅基自润滑合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种海水环境下镍硅基自润滑合金及其制备方法，是将Ag粉、Ti粉和Ni₃Si粉按Ag 5~15 wt.%、Ti 4~8 wt.%、Ni₃Si 80~91 wt.%混合、球磨后放入石墨模具中，并置于等离子烧结炉中进行烧结：压力为20~40 MPa，升温至800~900℃，保温保压5~10 min；随炉冷却即得。该自润滑合金具有高硬度、良好的耐磨性和优异的润滑性能，在海水环境中与氧化铝陶瓷配副表现出优良的润滑性能和高耐磨性能，可用作海洋环境中作业的滑动轴承、动密封部件的加工。

技术领域

本发明涉及一种固体自润滑材料的制备，尤其涉及一种镍硅基自润滑合金及其制备制备，可用作海洋环境中的滑动轴承、密封部件以及水润滑轴承等的加工。

背景技术

海洋中服役的零部件往往受到腐蚀与摩擦的共同作用，导致其快速的失稳失效，给海洋工业装备带来严峻的挑战。当摩擦零部件暴露于海水中时，润滑油与海水的不相容性限制了润滑油的直接使用，而且海水在常温下的粘度远低于矿物油，所以零部件在摩擦过程中并没有完全实现液体润滑，时常会处于混合润滑状态。而使用在海水环境下具有自润滑性能的固体润滑材料是解决上述问题的可行技术，它不需要外加润滑油脂，可在海水环境中直接使用，从而提高装备性能、延长使用寿命以及降低维修费用。

在海水环境中镍硅固体润滑材料的设计与制备方法尚无报道。目前，海洋环境中润滑材料主要使用巴氏合金、铜合金、高分子材料以及石墨材料。然而，巴氏合金（TribolInt. 2011;44:1161-7）、铜合金（Tribol Int. 2012;55:126-34）、聚四氟乙烯（TribolLett. 2011;42:17-25）、石墨等固体润滑材料的强度不高，限制了在高载、高速条件下的使用。与上述基体材料相比，镍硅金属间化合物具有更高的机械性能（Intermetallics 2000；8：575–584），且在氯离子环境中表现出较好的耐腐蚀性能（Corrosion Science 2011；532：514–2517）。因此，镍硅基合金有望成为一种海水环境下使用的固体润滑材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海水环境下镍硅基自润滑合金的制备方法。

本发明镍硅基固体自润滑合金材料，包括以下质量百分含量的元素： Ag粉：5~15%，Ti粉4~8%，Ni₃Si粉80~91%。

镍硅基固体自润滑合金材料的制备，是将Ag粉、Ti粉和Ni₃Si粉混合、球磨后放入石墨模具中，并置于等离子烧结炉中烧结，随炉冷却即得，标记为Ni₃Si-Ti-Ag。

所述球磨条件：磨球为碳化钨球，球料比为1.2:1~2:1，球磨速度为200~350 r/min，球磨时间为6~10 h。

所述烧结条件：压力为20~40 MPa，升温至800~900℃，保温保压5~10 min。

所述升温速率：温度低于800℃时升温速率为100~300℃/min；当温度高于800℃时，升温速度为50℃/min。

采用显微硬度计测试材料的硬度，测得固体润滑材料的维氏硬度为1.6~2.5 Gpa。

采用SRV-4摩擦试验机测试固体润滑材料的摩擦磨损性能：介质为海水，对偶球为氧化铝陶瓷，载荷为50~200 N，频率为5~30 Hz，振幅为2 mm，运行时间30分钟。测得固体润滑材料的磨损率为~10^-6 mm³/Nm量级，摩擦系数在0.2~0.3之间。

综上所述，本发明制备的镍硅基固体自润滑合金材料具有高硬度、良好的耐磨性和优异的润滑性能，在海水中与氧化铝陶瓷配副表现出优良的润滑性能、高耐磨性能，可用作海洋环境中的滑动轴承、动密封部件的加工。

具体实施方式