[发明专利]一种原位造孔与润滑增强的铁基轴承材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种原位造孔与润滑增强的铁基轴承材料，其配方按质量百分比构成为：铁粉80％～88％，铜粉5％～10％，膨胀石墨粉0.4％～0.8％，镍粉2％～3％，钼酸铵粉2％～4％，硫钼酸铵粉2％～4％，硬脂酸锌粉0.5％～1.2％。本发明铁基轴承材料优选钼酸铵与硫钼酸铵作为复合造孔剂，造孔剂分解造孔的同时能与基体材料反应合成硫化亚铁、硫化铜、二硫化钼等固体润滑组元。因此，本发明铁基轴承材料在摩擦过程中，既有孔隙储油析出的油润滑作用，又有固体润滑组元的固体润滑作用，能确保轴承材料在复杂严苛润滑工况下的优良自润滑性能。

技术领域

本发明涉及一种铁基自润滑轴承材料，尤其涉及一种原位造孔与润滑增强的新型铁基轴承材料及其制备方法，属于粉末冶金技术领域。

背景技术

铁基粉末冶金零件具有多孔含油属性、硬度高、耐磨性能好等优点，在自润滑轴承制备中具有广泛应用。轴承在工作时，需要添加润滑油(脂)来满足其对润滑性能的要求。但在苛刻润滑工况下，轴承摩擦界面易发生乏油润滑，影响了轴承的使用寿命与性能。现有铁基轴承材料依靠自身孔隙中含有的润滑油液，在工作过程中润滑油析出形成油膜，起到有效自润滑作用。但随着现代工业的发展，常常要求铁基轴承材料在一些重载工况下工作，孔隙中析出的润滑油又被压入孔隙，使轴承摩擦界面间油量较少，油膜厚度较薄，不能隔开两摩擦零件表面，易发生钢-钢的直接接触，造成轴承严重磨损。因此，如何提高轴承表面的自润滑性能，使其适应更复杂的润滑工况，成为当前轴承材料亟待解决的问题。

中国专利CN112548099 A《一种碳酸氢铵作造孔剂制备近球形孔隙多孔合金的方法》公开的方法是添加碳酸氢铵作造孔剂来制备合金，其得到的材料提高了孔隙率和储油率，但在重载工况下摩擦界面中的保油量不够，润滑性能较差，磨损性能不足。

中国专利CN111014648A《一种含二硫化钼的新型耐磨粉末冶金材料及其制备方法》公开的方法是将二硫化钼粉末作为固体润滑剂加入自润滑材料中，而固体润滑剂与铁基基体材料的界面结合性较差，材料摩擦过程中固体润滑材料易剥落，影响了摩擦性能。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种原位造孔与润滑增强的铁基轴承材料，它在摩擦过程中既有孔隙储油析出的油润滑作用，又有固体润滑组元的固体润滑作用，能确保轴承材料在复杂严苛润滑工况下的优良自润滑性能。本发明同时提供了铁基轴承材料的制备方法。

本发明一种原位造孔与润滑增强的铁基轴承材料，其配方按质量百分比构成为：铁粉80％～88％，铜粉5％～10％，膨胀石墨粉0.4％～0.8％，镍粉2％～3％，钼酸铵粉2％～4％，硫钼酸铵粉2％～4％，硬脂酸锌粉0.5％～1.2％。

其中，膨胀石墨粉的粒度为70μm～100μm，钼酸铵粉((NH₄)₂MoO₄)与硫钼酸铵粉((NH₄)₂MoS₄)的粒度为30μm～60μm。

其中，钼酸铵粉与硫钼酸铵粉在材料烧结过程中起复合造孔剂作用，造孔剂分解后原位造孔的孔隙直径为10μm～50μm，孔隙率为14％～20％。

其中，复合造孔剂分解的产物中，MoO₃和MoS₂具有固体润滑作用；部分MoO₃、MoS₂被还原成钼单质和硫单质：Mo具有固溶强化作用，硫单质与基体材料中的Fe、Cu等生成FeS、CuS等具有固体润滑功能的硫化物材料。

其中，材料的含油率12～19％，材料硬度为75HRB～85HRB。

本发明原位造孔与润滑增强的铁基轴承材料，其制备方法包括如下步骤：

(1)混料：按配方将配比后的原料粉末装入球磨机混粉罐，在氩气气氛中混合1h～3h，混粉球料比5：1，转速200r/min；