專利名稱：一種高溫鎳基自潤(rùn)滑材料及其制備方法
一種高溫鎳基自潤(rùn)滑材料及其制備方法 技術(shù)領(lǐng)域 .
本發(fā)明屬于一種粉末冶金材料及其制備方法，具體涉及一種高溫鎳 基自潤(rùn)滑材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在自潤(rùn)滑材料領(lǐng)域，以鎳或者合金作為基體，與硫化鉬(MoS2)、 石墨以及軟金屬銀(Ag)等固體潤(rùn)滑劑組成的復(fù)合材料，可作在高溫、 高真空或惰性氣氛中使用的金屬基自潤(rùn)滑材料。在這類材料中，通常需 要在鎳或者合金中添加合理配比的多種固體潤(rùn)滑劑，如鎳合金:石墨:銀 =75:15:15，從而獲得良好的室溫和高溫綜合性能，即高機(jī)械強(qiáng)度、低 摩擦系數(shù)和高耐磨性。
工業(yè)領(lǐng)域需要一種高溫自潤(rùn)滑材料，不僅需具有良好的機(jī)械性能和 摩擦學(xué)特性，還需要在氟化物氣體介質(zhì)中具有良好的耐腐蝕性能，以及 與銅基材料間良好的焊接性能。由于現(xiàn)有的鎳基固體自潤(rùn)滑材料無法滿 足上述功能要求，因此需要研發(fā)一種新型材料。
固體潤(rùn)滑劑氟化鈣(CaF2)的膜在室溫時(shí)摩擦系數(shù)為0. 4，在約500°C 時(shí)經(jīng)歷由脆性到塑性的轉(zhuǎn)變，使其從500 100(TC都能起到潤(rùn)滑作用， 從室溫到IOO(TC的溫度范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)都保持在0. 2 0. 5之間，從 而具有優(yōu)良的室溫和高溫摩擦學(xué)特性，同時(shí)其在氟化物的氣體腐蝕性介 質(zhì)中，具有較高的耐腐蝕能力。此外以鎳、銅作基體可以保證材料與銅 基材料間的焊接性能。因而存在將氟化鈣作為一種高溫潤(rùn)滑劑添加到鎳 銅合金發(fā)明一種新材料的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有的鎳基高溫自潤(rùn)滑材料的不足，其目的是提 供一種在高溫、高真空、強(qiáng)腐蝕性條件下具有良好的摩擦學(xué)特性以及機(jī) 械性能，同時(shí)具有良好的焊接性能的高溫鎳基自潤(rùn)滑材料及其制備方法。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖
和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種高溫鎳基自潤(rùn)滑材料及其
制備方法進(jìn)行詳細(xì)說明
--種高溫鎳基自潤(rùn)滑材料，包括
氟化鈣(CaF2) : 5% 15%重量比，粉狀、粒度300 500目 鎳(Ni) : 40% 60%重量比，粉狀、粒度100 300目銅(Cii) : 25°/。 55°/。重量比，粉狀、粒度100 300目
一種高溫鎳基自潤(rùn)滑材料的制備方法，包括以下步驟 (i )混合將以上氟化鈣、鎳和銅三種粉末按照上述比例配制后， 在混粉機(jī)中進(jìn)行混合，混合時(shí)間3 20小時(shí)，得到均勻分散的混合粉末； (ii)燒結(jié)將混合粉末裝入石墨模具中，在真空熱壓燒結(jié)爐中進(jìn) 行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1000 1250°C，燒結(jié)爐內(nèi)壓力為3 15MPa，燒結(jié) 時(shí)間10 100分鐘，隨爐自然冷卻。 燒結(jié)結(jié)束后脫模即為產(chǎn)品毛坯。
混粉機(jī)采用GH-5三維運(yùn)動(dòng)混粉機(jī)，真空熱壓燒結(jié)爐采用ZRYS-真 空熱壓燒結(jié)爐。
本方法的特點(diǎn)是將混合后的粉末直接輸入模具中熱壓成型，成型 后的產(chǎn)品可以是各種形狀的，若尺寸精度要求較高，需要后續(xù)加工。
另一種高溫鎳基自潤(rùn)滑材料的制備方法，包括以下步驟 (i )混合將以上氟化鈣、鎳和銅三種粉末按照上述比例配制后，
在混粉機(jī)中進(jìn)行混合，混合時(shí)間3 20小時(shí)，得到均勻分散的混合粉末。
(ii) 制粒將混合粉與粘接劑按照10:1.的重量比例混合，在球磨 機(jī)中進(jìn)行濕法球磨，將球磨后得到的混合漿料輸送到離心造粒干燥機(jī)中 進(jìn)行制粒，離心造粒干燥機(jī)的工藝參數(shù)為
進(jìn)口溫度200 300°C 出口溫度100 200°C 送料速度8 20rpm 在震蕩篩中篩分后得到流動(dòng)性小于60秒/2.5mm孔和松裝密度為 1. 20 1. 60g/cnV,的顆粒狀粉末。
其中，粘接劑采用聚乙烯醇(PVA)的低聚合度10%水溶膠(PB105)， 球磨機(jī)采用SX-8球磨機(jī)，離心造粒干燥機(jī)采用GL-5離心造粒干燥機(jī)。
(iii) 壓制成型將顆粒狀粉末置于石墨模具中，用壓力機(jī)壓制出 尺寸基本一致的壓坯。
成型壓力為4 25kN 壓制速度為10 20次/分； 其中，壓力機(jī)采用DP25-II全自動(dòng)干粉壓力機(jī)。
(iv) 燒結(jié)將壓坯在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié) 燒結(jié)溫度1000 1250°C 燒結(jié)時(shí)間1 5小時(shí)
燒結(jié)完成后，隨爐自然冷卻，得到半成品。其中，真空燒結(jié)爐采用 VF-I1-100真空燒結(jié)爐。
(v) 表面處理將半成品在拋光研磨機(jī)中進(jìn)行拋光研磨
拋光研磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為500 ]000rpm拋光研磨時(shí)間為10 60分鐘
表面處理以保證零件尺寸的要求。其中，拋光研磨機(jī)采用XW-30離
心式拋光研磨機(jī)。'
木方法的特點(diǎn)是將混合后的粉末進(jìn)行霧化制粒，然后輸入模具中 壓制，最后燒結(jié)而成，成型后的產(chǎn)品尺寸控制精度較高，無需后續(xù)加工。 所述鎳基高溫自潤(rùn)滑材料可達(dá)到的性能指標(biāo)見表1 。
性能指標(biāo)
表l
室溫50CTC組成 比例 (重量比)密度 (g/cm'1)抗拉強(qiáng)度 PaX10"硬度 PaX108摩擦系數(shù)磨損率 [mVN. m] X 10—12摩擦系數(shù)磨損率 [m:,/N. m] x 10—12
Ni:Cu:CaF2 =52:36:127. 11. 1811 130,474. 480. 270. 06
如表1所示，本發(fā)明的鎳基高溫自潤(rùn)滑材料具備機(jī)械強(qiáng)度高、摩擦 系數(shù)低、耐磨性好、組織均勻、性能穩(wěn)定、重現(xiàn)性好、易機(jī)械加工、成 品率高、耐腐蝕性好和可焊性好等優(yōu)點(diǎn)。該材料在氟化物氣體介質(zhì)中具
有良好的耐蝕性，與銅基材料焊接后結(jié)合力可達(dá)到300N以上。
權(quán)利要求
1、一種高溫鎳基自潤(rùn)滑材料，其特征在于其組分和重量配比為氟化鈣5％～15％鎳40％～60％銅25％～55％
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高溫鎳基自潤(rùn)滑材料，其特征在于-氟化鈣為粉狀，粒度300 500目；鎳為粉狀，粒度100 300目； 銅為粉狀，粒度100 300目。
3、 按照權(quán)利要求1所述的一種高溫鎳基自潤(rùn)滑材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(i )混合按照權(quán)利要求1所述的氟化鈣、鎳和銅三種粉末的比例配制后，在混粉機(jī)中進(jìn)行混合，混合時(shí)間3 20小時(shí)，得到均勻分散的混合粉末；(ii) 燒結(jié)將混合粉末裝入石墨模具中，在真空熱壓燒結(jié)爐中進(jìn) 行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1000 1250°C，燒結(jié)爐內(nèi)壓力為3 15MPa，燒結(jié) 時(shí)間10 100分鐘，隨爐自然冷卻。燒結(jié)結(jié)束后脫才莫即為產(chǎn)品毛坯。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高溫鎳基自潤(rùn)滑材料的制備方法，其特 征在于混粉機(jī)采用GH-5三維運(yùn)動(dòng)混粉機(jī)，真空熱壓燒結(jié)爐采用ZRYS-真空熱壓燒結(jié)爐。
5、按照權(quán)利要求1所述的一種高溫鎳基自潤(rùn)滑材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(i )混合按照權(quán)利要求1所述的氟化鈣、鎳和銅三種粉末的比例配制后，在混粉機(jī)中進(jìn)行混合，混合時(shí)間3 20小時(shí)，得到均勻分散 的混合粉末；(U )制粒將混合粉與粘接劑按照10:1的重量比例混合，在球磨 機(jī)中進(jìn)行濕法球磨，將球磨后得到的混合漿料輸送到離心造粒干燥機(jī)中 進(jìn)行制粒，離心造粒干燥機(jī)的工藝參數(shù)為進(jìn)口溫度200 300°C 出口溫度100 200°C 送料速度8 20rpm 在震蕩篩中篩分后得到流動(dòng)性小于60秒/2.5ram孔和松裝密度為 1. 20 1. 60g/cm3的顆粒狀粉末；(iii) 壓制成型將顆粒狀粉末置于石墨模具中，用壓力機(jī)壓制出尺寸基本一致的壓坯成型壓力為4 25kN 壓制速度為10 20次/分；(iv)燒結(jié)將壓坯在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)燒結(jié)溫度1000 1250°C 燒結(jié)時(shí)間1 5小時(shí) 燒結(jié)完成后，隨爐自然冷卻，得到半成品；(V)表面處理將半成品在拋光研磨機(jī)中進(jìn)行拋光研磨拋光研磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為500 1000rpm 拋光研磨時(shí)間為10 60分鐘。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高溫鎳基自潤(rùn)滑材料的制備方法，其特 征在于粘接劑采用聚乙烯醇(PVA)的低聚合度10%水溶膠(PB105)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高溫鎳基自潤(rùn)滑材料的制備方法，其特 征在于球磨機(jī)采用SX-8球磨機(jī)，離心造粒干燥機(jī)采用GL-5離心造粒 干燥機(jī)，壓力機(jī)采用DP25-II全自動(dòng)干粉壓力機(jī)，真空燒結(jié)爐采用 VF-11-100真空燒結(jié)爐，拋光研磨機(jī)采用XW-30離心式拋光研磨機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫鎳基自潤(rùn)滑材料及其制備方法，高溫鎳基自潤(rùn)滑材料由高溫固體潤(rùn)滑劑氟化鈣、銅、鎳三種粉料組成，其重量比含量是氟化鈣為5％～15％、銅為40％～60％、鎳為25％～55％。上述三種粉料按比例混合后、經(jīng)制粒、壓制、燒結(jié)和表面處理等工序制成。本發(fā)明的鎳基高溫自潤(rùn)滑材料具備機(jī)械強(qiáng)度高、摩擦系數(shù)低、耐磨性好、組織均勻、性能穩(wěn)定、重現(xiàn)性好、易機(jī)械加工、成品率高、耐腐蝕性好和可焊性好等優(yōu)點(diǎn)。適用于航空、航天、機(jī)械、電子、汽車、核工業(yè)等眾多領(lǐng)域的高溫、高真空、強(qiáng)輻射和強(qiáng)腐蝕等苛刻條件。
文檔編號(hào)C22C19/03GK101619406SQ20091006986
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者福 吳, 寇益強(qiáng), 健 李, 李金樹, 王鐘起, 王靜波, 凱 趙, 韓秋良 申請(qǐng)人:核工業(yè)理化工程研究院華核新技術(shù)開發(fā)公司