[发明专利]制备自润滑轴承用多孔金属陶瓷基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种制备自润滑轴承用多孔金属陶瓷基复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：S1、将陶瓷基复合粉体与水球磨混合，得到混合浆料；S2、向混合浆料中加入粘结剂、造孔剂，高速机械搅拌后转入模具中成型，将成型坯体加热、真空冷冻干燥，得到烧结前驱体；S3、将烧结前驱体升温至600～800℃；然后升温至1300～1700℃，于水中浸渍干燥，得到多孔陶瓷基体；S4、将多孔陶瓷基体、Cu‑Ag‑Sn润滑合金依次放入模具中，升温至700～800℃；然后交替抽真空‑加压，使Cu‑Ag‑Sn润滑合金熔渗到多孔陶瓷基体的连通孔隙中，得到一种机械强度高、且耐磨性能好的多孔金属陶瓷基复合材料，解决碳化硅难以均匀分散且润湿性差的问题。

技术领域

本发明属于金属陶瓷复合材料制备技术领域，具体涉及一种制备自润滑轴承用多孔金属陶瓷基复合材料及其制备方法。

背景技术

在轴承制备工艺中，通常采用机械强度高、摩擦性能好的自润滑金属陶瓷复合材料来制备。自润滑金属陶瓷复合材料中包含有固体润滑相和多孔烧结体，其制备方法有两种：

一是将固体润滑相组元添加到多孔烧结体的冶金粉末中进行混合烧结，形成一类复合材料；在烧结过程中，固体润滑相组元容易发生氧化和烧损，导致其润滑性的部分丧失，从而影响其摩擦性能。

二是将固体润滑相浸渗到多孔烧结体中，形成另一类复合材料；在浸渗过程中，固体润滑相组元由于与多孔烧结体之间存在润湿性差的问题，导致固体润滑相分布不均匀，且容易导致复合材料烧结形成困难，进而影响复合材料的机械性能和耐磨性能。

另外，碳化硅作为高强度的耐磨材料，具有较高的硬度和导热性能，将其应用到陶瓷基复合材料中能够显著提高材料的弯曲强度和使用温度，耐磨性能也将得到很大的改善。但是，碳化硅很难均匀分散到陶瓷基体中，且与金属润滑相组元的润湿性不是很好，这将导致复合材料的机械性能受到很大的影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供适合用于制备自润滑轴承的机械强度高、且耐磨性能好的多孔金属陶瓷基复合材料及其制备方法，该方法通过将混合浆料与粘合剂、造孔剂高速混合，并通过加热和真空冷冻的方式提高多孔陶瓷基体的开口气孔率，并通过梯度升温烧结，使多孔陶瓷基体的结构烧结稳定，然后将熔融的固体Cu-Ag-Sn润滑合金液熔渗到多孔的陶瓷预制件中，形成硬质基体与软质润滑相相互贯通的复合材料，解决了现有技术中碳化硅难以均匀分散且与金属润滑相组元润湿性差的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种制备自润滑轴承用多孔金属陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将陶瓷基复合粉体与水在室温下球磨混合3～8h，得到混合浆料；

S2、向S1的混合浆料中加入一定量的粘结剂、造孔剂，并以一定的转速机械搅拌10～30min，混合均匀后转入模具中成型，将成型坯体于60～80℃下加热1～1.5h，然后于-10～-15℃下真空冷冻干燥6～8h，得到烧结前驱体；

S3、将S2的烧结前驱体在保护气氛下以5℃/min升温至600～800℃，保温3～8h；然后以5～10℃/min升温至1300～1700℃，保温1～3h，冷却至室温，再于水中浸渍18～24h，干燥，得到多孔陶瓷基体；

S4、将S3的多孔陶瓷基体、Cu-Ag-Sn润滑合金依次放入模具中，并转入真空电阻炉中，在保护气氛下，以10℃/min升温至700～800℃，保温1～3min；然后交替抽真空-加压1～3次，使Cu-Ag-Sn润滑合金熔渗到多孔陶瓷基体的连通孔隙中，得到多孔金属陶瓷基复合材料。

进一步，S1中，所述陶瓷基复合粉体以重量百分比计包括以下原料组分：碳化硅粉87％～95％、碳化硼粉0.8％～1.5％、氧化铝粉1.5％～4.5％、二氧化硅粉2.7％～8.0％。

进一步，S1中，水的加入量占陶瓷基复合粉体重量的3％～10％。