專利名稱：粉末冶金超長壽命含油軸承及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燒結(jié)含油軸承及其制造方法，特別是涉及一種粉末冶金超長壽命 含油軸承及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著粉末冶金工業(yè)的發(fā)展，粉末冶金含油軸承應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，特別是應(yīng)用在 汽車上的微特電機、辦公設(shè)備、家用電器(空調(diào)，冰箱等)等領(lǐng)域要求軸承具有低噪音，超長 壽命。然而，目前長壽命粉末冶金含油軸承的減摩性提高和使用壽命的延長，通常采用添加 Pb提高減摩性，但是，該方法采用添加Pb不符合環(huán)保要求，且此方法制造的軸承，其性能的 使用壽命也不能滿足30000小時以上的要求，若要保證該軸承能滿足30000小時以上使用 壽命、長時間運轉(zhuǎn)過程中摩損量小、油耗少等要求。還需采用在基體材料中添加合金元素來 強化基體強度，添加固體潤滑劑來改善邊界潤滑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種粉末冶金超長壽命含油軸承及 其制造方法，該軸承采用銅錫粉末中加入P、Cr粉強化基體材料，添加固體潤滑劑增強材 料，使其具有減磨性、噪音低、摩擦系數(shù)小特點，尤其是該軸承的使用壽命能超過3萬小時。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，上述一種粉末冶 金超長壽命含油軸承，以重量百分比計，它的成份組成含有Sn7-ll%，P 0. 2-1.0%, Cr 2-6%, MoS2 2-6%，其余Cu以及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明同時提供了一種粉末冶金超長壽命含油軸承的制造方法，該方法按下列步 驟進(jìn)行1、混合以重量百分比計，將按照含Sn元素粉末70-85 %、含P元素的粉末 0. 2-2%, Cr元素的粉末2-6%、MoS2元素的粉末2_6%，其余為Cu及不可避免的粉末那樣 的配比組成的組合物充分混合。2、低溫擴散將上充分混合的粉末在擴散爐內(nèi)通過200-400°C，在N氣的保護(hù)下進(jìn) 行低溫擴散，使部分金屬預(yù)先合金化。3、壓制成形將上述混合或低溫擴散后的粉末置于模具中壓制成形，壓成壓坯，壓 力為 150-350MPa，壓制密度為 5. 9-6. 2g/cm3 ；4、燒結(jié)燒結(jié)處理是在主要元素的熔點溫度以下進(jìn)行的熱處理，將上述壓制成形的 壓坯在N和H還原氣氛中，逐漸燒結(jié)加熱經(jīng)0. 5-1. 5小時，升溫到300-500°C，再主燒結(jié)加熱 至Ij720-820°C，恒溫0. 5-1. 5小時，然后經(jīng)0. 5-1. 5小時逐漸降溫冷卻至常溫，燒結(jié)成合金燒 結(jié)體；在燒結(jié)過程中使P、Cr的擴散合金，增強CuSn基體的強度，固體潤滑劑MoS2顆粒周圍 形成薄層化合物，使MoS2粘接在基體中。5、整形將上述去毛刺后燒結(jié)體用壓模進(jìn)行壓制整形，使其具有規(guī)定的形狀、規(guī)定 的密度及規(guī)定尺寸精度的壓件；
6、浸油處理將上述壓件置于真空浸油機內(nèi)進(jìn)行浸油處理，浸油過程中保持 80-100°C，使工件內(nèi)的孔隙充滿高耐磨潤滑油，以體積百分比計，上述含油軸承的含油率為 19-24%。本發(fā)明的粉末冶金超長壽命含油軸承及其制造方法與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有的優(yōu) 點和效果是它采用添加MoS2粉作為固體潤滑劑和用磷作為Cu-Sn基體的強化劑，使得 Cu-Sn合金分布在低溫狀態(tài)下更加容易結(jié)合。經(jīng)過混合低溫擴散工藝處理，合金分布更均 勻，同時磷有利于合金細(xì)化晶粒，燒結(jié)體表面呈海綿狀細(xì)小通孔，孔隙連通率達(dá)95%以上。 該軸承高速旋轉(zhuǎn)時，潤滑油自動快速吸出，形成油膜提高潤滑效果，再加之燒結(jié)，在MoS2顆 粒周圍形成了潤滑層，使旋轉(zhuǎn)軸在軸承內(nèi)徑表面運轉(zhuǎn)時磨擦阻力減少，降低機械滑動噪聲； 加入Cr，使基體強度得到提高，軸承運轉(zhuǎn)中提高了耐磨性，使用壽命超過3萬小時。


。圖1是本發(fā)明的粉末冶金超長壽命含油軸承的制造方法的流程圖；圖2是燒結(jié)工序中燒結(jié)體溫度變化的曲線圖；圖3A是本發(fā)明的粉末冶金超長壽命含油軸承表面的金相組織圖；圖3B是圖3A中所述的軸承表面金相組織的局部放大金相組織圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本實施例以本發(fā)明的技術(shù) 方案為前提進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。本發(fā)明的粉末冶金超長壽命含油軸承，以重量百分比計，它的成份組成含有Sn 7-11%, P 0. 2-1. 0%, Cr 2-6%, MoS2 2-6%，其余 Cu 以及不可避免的雜質(zhì)。如圖1、2所示，本發(fā)明的粉末冶金超長壽命含油軸承的制造方法，它采用添加MoS2 粉作為固體潤滑劑和用磷、鉻作為Cu-Sn基體的強化劑，使得Cu-Sn合金分布在低溫狀態(tài)下 更加容易結(jié)合。經(jīng)過混合低溫擴散工藝處理，合金分布更均勻，同時磷有利于合金細(xì)化晶 粒，燒結(jié)體表面呈海綿狀細(xì)小通孔，孔隙連通率達(dá)95%以上，再加之燒結(jié)后，在MoS2顆粒周 圍形成了潤滑層，其具體步驟如下1、混合以重量百分比計，將按照含Sn元素粉末70-85%、含PO. 2-2%, Cr 2-6%, MoS2 2-6%，其余為Cu及不可避免的粉末那樣的配比組成的組合物充分混合。2、低溫擴散將上充分混合的粉末在擴散爐內(nèi)通過200-400°C，在N氣的保護(hù)下進(jìn) 行25-35分鐘低溫擴散，使部分金屬預(yù)先合金化。3、壓制成形將上述混合及低溫擴散后的粉末置于模具中壓制成形，壓成壓坯，壓 力為 150-350MPa，壓制密度為 5. 9-6. 2g/cm3 ；4、燒結(jié)燒結(jié)處理是在主要元素的熔點溫度以下進(jìn)行的熱處理，將上述壓制成形的 壓坯在N和H還原氣氛中，逐漸燒結(jié)加熱經(jīng)0. 5-1. 5小時，升溫到300-500°C，再主燒結(jié)加熱 至Ij720-820°C，恒溫0. 5-1. 5小時，然后經(jīng)0. 5-1. 5小時逐漸降溫冷卻至常溫，燒結(jié)成合金燒 結(jié)體；在燒結(jié)過程中使P、Cr的擴散合金，增強CuSn基體的強度，固體潤滑劑MoS2顆粒周圍 形成薄層化合物，使MoS2粘接在基體中。5、整形將上述去毛刺后燒結(jié)體用壓模進(jìn)行壓制整形，使其具有規(guī)定的形狀、規(guī)定的密度及規(guī)定尺寸精度的壓件；6、浸油處理將上述壓件置于真空浸油機內(nèi)進(jìn)行浸油處理，浸油過程中保持 80-100°C，使工件內(nèi)的孔隙充滿高耐磨潤滑油，以體積百分比計，上述含油軸承的含油率為 19-24%。圖3A和圖3B分別為本發(fā)明的粉末冶金超長壽命含油軸承表面的金相照片，圖中， 黑色區(qū)域為孔隙，灰色區(qū)域為基體，從該兩幅金相圖分析可以看出該軸承材料中加入Cr 之后在Cr的周圍分布著P和S的化合物，該化合物為Cr3P+CrS，它表明，Cr在燒結(jié)過程中 發(fā)生了部分?jǐn)U散，增加了耐磨性，提高了材料的壓潰強度。
以下是本發(fā)明超長壽命含油軸承的含油率、徑向壓潰強度、表觀硬度的測定結(jié)果 列于下表1表 1 下面對本發(fā)明的粉末冶金超長壽命含油軸承與其它兩種含油軸承在材料耐磨試 驗機(YQ-001)作耐磨試驗，試驗含油軸承規(guī)格Φ 6X Φ 12X8，含浸油為YQ-75合成油。試驗 參數(shù)PV值設(shè)定為lOOMPa. m. mirT1，軸運轉(zhuǎn)速度為4000r/min，連續(xù)運轉(zhuǎn)。隨機取相同的軸 承樣品在相同的運轉(zhuǎn)環(huán)境下，分別試驗，檢測運行情況。見下表2 表2 從上述三種含油軸承(材料)試驗的表2可以看出序號1所采用的軸承材料標(biāo)準(zhǔn) 為MPIF 35標(biāo)準(zhǔn)CTG-1001-23，該軸承經(jīng)壽命測試電機在1500小時出現(xiàn)卡死，不能滿足長 壽命電機需求；序號2所采用的軸承材料為通用長壽命電機軸承材料，該軸承經(jīng)壽命測試 電機在2800小時出現(xiàn)卡死，不能滿足超長壽命電機需求；序號3所采用材料為本發(fā)明粉末 冶金超長壽命含油軸承材料，該軸承試驗4000小時，電機正常，檢測軸承磨損量約為2 μ m， 油消耗量約為7%，由此推算該軸承使用壽命能達(dá)到30000小時以上。
權(quán)利要求
一種粉末冶金超長壽命含油軸承，以重量百分比計，它的成份組成含有Sn 7-11％，P 0.2-1.0％，Cr 2-6％，MoS2 2-6％，其余Cu以及不可避免的雜質(zhì)。
2.一種制造權(quán)利要求1所述的粉末冶金超長壽命含油軸承的制造方法，其特征在于， 該方法具體步驟如下①、混合以重量百分比計，將按照含Sn元素粉末70-85%、含P元素的粉末0.2-2%, Cr元素的粉末2-6%、MoS2元素的粉末2_6%，其余為Cu及不可避免的粉末那樣的配比組 成的組合物充分混合；②、低溫擴散將上充分混合的粉末在擴散爐內(nèi)通過200-400°C，在N氣的保護(hù)下進(jìn)行 低溫擴散，使部分金屬預(yù)先合金化；③、壓制成形將上述混合或低溫擴散后的粉末置于模具中壓制成形，壓成壓坯，壓力 為 150-350MPa，壓制密度為 5. 9-6. 2g/cm3 ；④、燒結(jié)燒結(jié)處理是在主要元素的熔點溫度以下進(jìn)行的熱處理，將上述壓制成形的壓 坯在N和H還原氣氛中，逐漸燒結(jié)加熱經(jīng)0. 5-1. 5小時，升溫到300-50(TC，再主燒結(jié)加熱到 720-820°C，恒溫0. 5-1. 5小時，然后經(jīng)0. 5-1. 5小時逐漸降溫冷卻至常溫，燒結(jié)成合金燒結(jié) 體；在燒結(jié)過程中使P、Cr的擴散合金，增強CuSn基體的強度，固體潤滑劑MoS2顆粒周圍形 成薄層化合物，使MoS2粘接在基體中；⑤、整形將上述去毛刺后燒結(jié)體用壓模進(jìn)行壓制整形，使其具有規(guī)定的形狀、規(guī)定的 密度及規(guī)定尺寸精度的壓件；⑥、浸油處理將上述壓件置于真空浸油機內(nèi)進(jìn)行浸油處理，浸油過程中保持 80-100°C，使工件內(nèi)的孔隙充滿高耐磨潤滑油，以體積百分比計，上述含油軸承的含油率為 19-24%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粉末冶金超長壽命含油軸承及其制造方法，該軸承以重量百分比計，它的成份組成含有Sn 7-11％，P 0.2-1.0％，Cr 2-6％，MoS2 2-6％，其余Cu以及不可避免的雜質(zhì)，并采用下述方法制備，它是將上述各粉末按一定的配比組成的組合物經(jīng)混合、低溫擴散、壓制成形、燒結(jié)、整形、浸油處理制成軸承。該軸承用添加MoS2粉作為固體潤滑劑和用磷作為Cu-Sn基體的強化劑，使得Cu-Sn合金分布在低溫狀態(tài)下更加容易結(jié)合，經(jīng)混合低溫擴散處理，合金分布更均勻，同時磷有利于合金細(xì)化晶粒，燒結(jié)體表面呈海綿狀細(xì)小通孔，孔隙連通率達(dá)95％以上。軸承內(nèi)徑表面在運轉(zhuǎn)時磨擦力減少，滑動噪聲低，加入Cr，使基體強度得到提高，軸承運轉(zhuǎn)中提高了耐磨性，使用壽命能超過3萬小時。
文檔編號C22C9/02GK101845568SQ20101016944
公開日2010年9月29日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者申承秀 申請人:海安縣鷹球集團有限公司