[发明专利]一种可在室温～500℃使用的铜基自润滑复合材料及其制备方法、应用

说明书

本发明具体涉及一种可在室温～500℃使用的铜基自润滑复合材料及其制备方法、应用，属于铜基自润滑复合材料制备技术领域。本发明的铜基自润滑复合材料，由以下重量百分数的组分组成：Ni 4～15％、Sn 4～6％、Si 0.05～0.5％、Al 0.03～0.5％、石墨烯0.5～3％、LaF₃ 0.05～0.5％，余量为Cu。本发明的铜基自润滑复合材料在常温及高温条件下均具有优异的高强度、低摩擦、耐磨损及良好的自润滑特性，本发明的铜基自润滑复合材料可应用于滑动轴承、受电弓或滚动轴承保持架等领域。

技术领域

本发明涉及一种可在室温～500℃使用的铜基自润滑复合材料及其制备方法、应用，属于铜基自润滑复合材料制备技术领域。

背景技术

金属基自润滑复合材料可以应用于航空发动机活门轴承及高比压轴承、设备的浮动或半浮动轴承、武器调整装置用轴承等领域，但是常规的金属基自润滑复合材料制作的轴承、轴瓦、滑板等零部件会出现易磨损、寿命短和可靠性低、润滑性差等问题。

在研制金属基自润滑复合材料的过程中，金属及其合金中加入石墨、二硫属化合物、氧化物、氟化物及盐类等一种或几种复合的固体润滑剂虽然可以改善金属及其合金的摩擦学特性，但会不同程度损伤金属或其合金的强度。石墨烯是一种由碳六元环组成的二维周期蜂窝状晶体结构。近年来研究表明，石墨烯具有超高强度、优异的导电性和导热性、良好的柔韧性和结构稳定性，且化学性质类似于石墨，具有石墨的润滑特性。

现有技术中，申请公布号为CN105689722A的中国发明专利申请公开了一种铜基含油轴承材料及其制备方法，其主要方法是将以下质量分数的合金粉末：5～12％的石墨烯负载镍粉、 6～15％的锡粉、0.1～0.5％的油酸作为分散剂，余量为铜粉，进行球磨；然后在压力为 200～300MPa的液压机上进行压制成型；再在氢气气氛下烧结、冷却；最后采用油轴承专用润滑油在真空条件下完全浸润冷却出炉的轴承毛坯，最后经过模具进行整形。该方法得到的铜基含油轴承材料提高了含油轴承的耐磨性及导热性能，但是该方法含有浸油步骤，操作复杂。

现有技术中，授权公告号为CN105671357B的中国发明专利公开了一种铜基受电弓滑板材料及其制备方法，其主要方法是将质量百分数为40～50％的石墨烯负载铜复合粉，5～7％的锡粉，余量为基体纯铜粉，将上述原料混合均匀，混料时间为5～7小时，将混合好的料放入热压机中，在温度为900℃～1000℃，压力为30～80MPa下进行热压，保压时间为30～60min，即得。该方法提高了滑板的润滑性和耐磨性，但是制备方法中有热压操作，步骤也相对繁琐。

现有技术中，申请公布号为CN103849794A的中国发明专利申请公开了一种环保自润滑耐磨铜合金及其制备方法，该环保自润滑耐磨铜合金的组分及质量百分含量为Sn 5～13％、Ni 和/或Co 2～9％、Bi 2～10％、Zr 0.05～0.3％、RE 0.05～0.5％，余量为铜和不可避免的杂质。该组分制得的铜合金材料具有环保、合金铸态组织细小均匀、密度高硬度大等特点。

但是，现有技术中公开的金属基自润滑复合材料并不确定是否适合在高温条件下使用，并且制得的材料强度和润滑性也不足以满足现在的需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可在室温～500℃使用的铜基自润滑复合材料。该铜基自润滑复合材料在常温到500℃的温度下具有强度大、耐磨损、自润滑性好的特点。

本发明还提供一种上述可在室温～500℃使用的铜基自润滑复合材料的制备方法。通过该方法制得的铜基自润滑复合材料在常温到500℃环境下具有高硬度、高强度、低摩擦、耐磨损及自润滑性好的优势。

本发明还提供了一种上述可在室温～500℃使用的铜基自润滑复合材料在滑动轴承、受电弓或滚动轴承保持架中的应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：