一种石墨烯粉末冶金含油轴承及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯粉末冶金含油轴承及其制备方法，所述含油轴承包括以下质量百分含量的各组分：Sn元素粉末：6.0‑8.0％；强化剂：1.0‑5.0％；润滑剂：2.0‑6.0％；石墨烯：0.005‑0.5％；基体金属粉末：余量。本发明专利技术通过在轴承件中添加大片径的石墨烯粉体提升轴承组件的耐磨性，同时在浸油步骤中使用石墨烯改性润滑油，通过小片径石墨烯能够大幅提高润滑油的氧化安定性，润滑油的高低温状态下粘度变化系数小，由此制备的含油轴承降噪性能优越，油膜抗剪切性能更强，摩擦系数更小，轴承使用寿命更长。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯粉末冶金含油轴承及其制备方法
本专利技术属于粉末冶金
，具体涉及一种石墨烯粉末冶金含油轴承及其制备方法。
技术介绍
末冶金含油轴承因其耐磨性好，制作成本相对低廉，而在工业生产中获得广泛的应用，随着粉末冶金工业的发展，粉末冶金含油轴承应用领域不断扩宽，特别是应用在汽车上的微特电机、办公设备、家用电器(空调、冰箱等)等领域要求轴承具有超低噪音与超长寿命。然而目前超低噪音，长寿命粉末冶金含油轴承的减磨性提高和使用寿命的延长，传统方法是采用添加铅提高减磨性，以及在含油轴承外表面围绕以油芯，但因社会对环保的重视，采用添加铅方法制造的粉末冶金含油轴承的使用范围日趋减少，而外表面围绕的油芯中的润滑油流到内孔边界的量很少，因此针对超低噪音，长寿命的新材料的制作和生产应用势必会应运而生。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯粉末冶金含油轴承及其制备方法。本专利技术在含油轴承的制备中添加石墨烯元素，从而使得制备的石墨烯含油轴承具有更好的减磨降噪的效果，进一步延长含油轴承的使用寿命。本专利技术制造的含油轴承可以应用到汽车上的微特电机、办公设备、家用电器(空调、冰箱等)等领域要求轴承具有超低噪音长寿命。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种石墨烯粉末冶金含油轴承，包括以下质量百分含量的各组分：优选地，所述强化剂为含P元素的粉末和Cr元素的粉末的混合物；所述含P元素的粉末：0.1-2.0％，Cr元素的粉末：1.9-6.0％。优选地，所述含P元素的粉末为粉末元素结构中含有磷元素，如磷铁粉、铜磷粉等金属粉末；含Cr元素粉末为纯金属铬粉末或者含有Cr的合金粉末。优选地，所述润滑剂为MoS2粉末。优选地，所述基体金属粉末选自铜粉、铁粉中的至少一种。优选地，所述石墨烯包括氧化石墨烯或石墨烯；所述氧化石墨烯选自偶联剂改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、氨基化合物改性氧化石墨烯、溴代烷烃改性石墨烯、氨基化合物改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮改性石墨烯、聚乙烯醇改性石墨烯中的一种或几种。本专利技术还提供了一种石墨烯粉末冶金含油轴承的制备方法，包括以下步骤：A、制备石墨烯-基体金属粉末混合物：将基体金属粉末与石墨烯粉体在分散剂作用下进行球磨分散，得石墨烯-基体金属粉末混合物；B、粉末混合：将Sn元素粉末、强化剂、润滑剂、石墨烯-基体金属粉末混合物进行均匀混合，得混合粉末；C、低温扩散：将混合粉末在气体保护下进行低温扩散；D、压制成型：将经步骤C处理后的混合粉末进行压制成型处理，形成压坯；E、烧结处理：将压坯在还原气氛中烧结形成合金烧结体；F、浸油处理：将合金烧结体进行精整、面打及超声清洗后，进行浸油处理，即可。优选地，步骤A中，所述分散剂选自十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基溴化吡啶、吐温-80、司班40/60、羧甲基纤维素钠、萘磺酸盐、聚丙烯酰胺中的一种或数种混合物；所述石墨烯粉体为石墨烯片径在320-1000目之间的粉体。优选地，步骤C中，所述低温扩散处理的温度为200-400℃，时间为20-40min。优选地，步骤D中，所述压制成型处理的压力为150-350MPa，压制密度控制在5.5-6.5g/cm3。优选地，步骤E中，所述烧结处理具体为：先经0.5-1.5小时升温至300-500℃，再加热到720-820℃主烧结0.5-1.5h，然后经0.5-1.5小时降温至常温。优选地，步骤F中，所述浸油处理采用的润滑油为石墨烯改性润滑油；所述石墨烯的片径为2000目。优选地，所述石墨烯改性润滑油的制备方法为：将石墨烯添加到润滑油中即可。优选地，所述石墨烯包括氧化石墨烯或石墨烯；所述氧化石墨烯选自偶联剂改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、氨基化合物改性氧化石墨烯、溴代烷烃改性石墨烯、氨基化合物改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮改性石墨烯、聚乙烯醇改性石墨烯中的一种或几种。本专利技术在原有含油轴承的加工制备过程中添加石墨烯元素，由于石墨烯的超强硬度，其摩擦系数接近超润状态，摩擦阻力大幅减小，在含油轴承中添加石墨烯能够显著提高机械的抗磨减磨性能，减小运动机械之间的磨损，石墨烯含油轴承使用寿命显著延长。本专利技术的关键技术是将石墨烯融入到含油轴承中去，通过在适当的加工工段中添加处理过的石墨烯，进而使得石墨烯能够有机的与含油轴承中的其他金属粉末相结合，延长含油轴承的使用寿命，提升其性能。本专利技术中石墨烯的加入方法为两种：(1)含油轴承制造坯件时，将石墨烯粉体(粒径在320-10000目之间)与金属粉末混合压制成坯；(2)在含油轴承经过烧结、精整、超声清洗后，需要进行浸油处理，此时使用含有小粒径(2000-3000目之间)的石墨烯改性润滑油，使得含油轴承在浸油时，小粒径的石墨烯粉体会跟随润滑油进入轴承体的中空通道中。两种方法同时使用时方可明显提升轴承径向压溃强度与耐磨性能，其中第一种方法中加入的320-1000目的石墨烯粉体主要作用是提高含油轴承的径向压溃强度；第二种方法中加入的2000-3000目石墨烯粉体主要作用是含油轴承在运行时，轴承通道中的润滑油和石墨烯会析出，利用石墨烯的超润作用，降低轴承组件之间的摩擦，提升其耐磨作用。故两种方法同时使用时可达最佳效果。现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：由于石墨烯的超强硬度，其摩擦系数接近超润状态，摩擦阻力大幅减小，在含油轴承中添加石墨烯能够显著提高机械的抗磨减磨性能，减小运动机械之间的磨损，本专利技术中通过在轴承件中添加大片径的石墨烯粉体(320-1000目)提升轴承组件的耐磨性，同时在浸油步骤中使用石墨烯改性润滑油，通过小片径石墨烯(2000目左右)能够大幅提高润滑油的氧化安定性，润滑油的高低温状态下粘度变化系数小，降噪性能优越，油膜抗剪切性能更强，摩擦系数更小，轴承使用寿命更长。故本专利技术中制备的石墨烯粉末冶金含油轴承具有减磨降噪使用寿命长等优点。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1-5本实施例1-5提供了一种石墨烯粉末冶金含油轴承，其各组分及含量如表1所示，所述制备方法包括以下步骤：步骤一：粉末混合(各组分及含量如表1所示)：将Sn元素粉末、强化剂、润滑剂、石墨烯铜粉混合物(或者铁粉、铁铜粉)进行混合均匀，其中关键技术为石墨烯铜粉混合物的制备，制备工具为球磨机，将铜粉(或者铁粉、铁铜粉)与石墨烯粉体(选用石墨烯片径在320-1000目之间的粉体)在分散剂的作用，经过球磨机进行球磨分散，使得石墨烯均匀分散在基粉(包含铜粉、铁粉、铁铜粉)中，使用的分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基溴化吡啶、吐温-80、司班40/60、羧甲基纤维素钠、萘磺酸盐、聚丙烯酰胺中的一种或数种混合物。所述石墨烯包括氧化石墨烯或石墨烯；所述氧化石墨烯选自偶联剂改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、氨基化合物改性氧化石墨烯、溴代烷烃改性石墨烯、氨基化合物改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮改性石墨烯、聚乙烯醇改性石墨烯中的一种或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯粉末冶金含油轴承，其特征在于，包括以下质量百分含量的各组分：

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯粉末冶金含油轴承，其特征在于，包括以下质量百分含量的各组分：2.根据权利要求1所述的石墨烯粉末冶金含油轴承，其特征在于，所述强化剂为含P元素的粉末和Cr元素的粉末的混合物；所述含P元素的粉末在含油轴承中的质量含量为：0.1-1.0％，Cr元素的粉末在含油轴承中的质量含量为：0.9-4.0％。3.根据权利要求1所述的石墨烯粉末冶金含油轴承，其特征在于，所述润滑剂为MoS2粉末。4.根据权利要求1所述的石墨烯粉末冶金含油轴承，其特征在于，所述石墨烯包括氧化石墨烯或石墨烯；所述氧化石墨烯选自偶联剂改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、氨基化合物改性氧化石墨烯、溴代烷烃改性石墨烯、氨基化合物改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮改性石墨烯、聚乙烯醇改性石墨烯中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的石墨烯粉末冶金含油轴承，其特征在于，所述基体金属粉末选自铜粉、铁粉中的至少一种。6.一种根据权利要求1所述的石墨烯粉末冶金含油轴承的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、制备石墨烯-基体金属粉末混合物：将基体金属粉末与石墨烯粉体在分散剂作用下进行球磨分散，得石墨烯-基体金属粉末混合物；B、粉末混合：将Sn元素粉末、强化剂、润滑剂、石墨烯-基体金属粉末混合物进行均匀混合，得混合粉末；C、低温扩散：将混合粉末在气体保护下进行低温扩散；D、压...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙嫣，沙晓林，
申请(专利权)人：南通强生石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32