一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承，同时公开了其制备方法。一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承,包括承载基体和自润滑合金层，所述承载基体为钢材，采用锡粉、镍粉、铜粉、铁粉和石墨粉为原料制作自润滑合金层，所述自润滑合金层的厚度为0.5～3mm，所述自润滑合金层的空隙中填充有机油。所述钢材为A3钢或45号钢材。本发明专利技术的涂层由铁、镍、锡、铜和石墨粉复合烧结而成，使轴承的强度、抗压能力和耐腐蚀性能得到提升。本发明专利技术在烧结后进行真空机内吸机油，使得孔隙内充满润滑油，具有自润滑性能，大大减小了摩擦损失，摩擦系数达到0.025以下，优于自然界所有的可用固体材料。

A Planar Sliding Bearing with Very Low Friction Coefficient and Its Preparation Method

The invention relates to a planar sliding bearing with extremely low friction coefficient, and discloses a preparation method thereof. A planar sliding bearing with very low friction coefficient includes a bearing matrix and a self-lubricating alloy layer. The bearing matrix is steel. The self-lubricating alloy layer is made of tin powder, nickel powder, copper powder, iron powder and graphite powder. The thickness of the self-lubricating alloy layer is 0.5-3 mm, and the void of the self-lubricating alloy layer is filled with organic oil. The steel is A3 steel or 45 steel. The coating of the invention is sintered by iron, nickel, tin, copper and graphite powder, which improves the strength, compression resistance and corrosion resistance of the bearing. After sintering, the vacuum machine absorbs the machine oil, fills the pore with lubricating oil, has self-lubricating property, greatly reduces friction loss, and the friction coefficient is less than 0.025, which is superior to all available solid materials in nature.

【技术实现步骤摘要】
一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承及其制备方法
本专利技术涉及轴承的结构设计
，具体的说，是涉及一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承，同时公开了其制备方法。
技术介绍
滑动轴承是在滑动摩擦下工作的轴承，它工作平稳、可靠、无噪声，应用场合一般在低速重载工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位，广泛应用于各种机械的滑动部位，例如高速冲裁机、大吨位注塑机、印刷机、纺织机、升降机、烟草机械、健身器、液压搬运车、汽车模具机械等等。目前各类机械中的自润滑平面滑动轴承材料，主要使用的是锡青铜、铝青铜等材料作为基体，有些基体还通过钻孔后填充石墨等润滑材料提供自润滑性能。在这类轴承中，铜合金基材与运动工件直接接触，因此摩擦性能受基材的决定性影响。一方面，铜基材的摩擦系数较大，即使填充石墨后依然保持较高的摩擦系统，不利于工件的平面滑动。另一方面，运动工件高频率的往复运动会产生热量，而铜合金的热胀容易造成滑动不畅，甚至直接卡死。为了避免这种情况发生，往复运动频率低，每分钟最多只能运动数千次，还必须牺牲装配精度，将装配间隙放大，然而因此造成滑动精度较差，该机械生产的零件精度也无法保障。故而传统的平面滑动轴承成为了制约高端汽车模具、引线框架冲裁机等高端装备的关键零件，也进而制约了我国汽车工业、电子工业等产业的技术水平。随着相关机械要求运动精度更高、使用寿命更长，运动频率更快，对平面滑动轴承提出了更高的要求，要求摩擦系数更加突出，适应各种不适于外加润滑油的场合，且能满足较高装配精度的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种极低摩擦系数的平面滑动轴承，同时公开了其制备方法。为了实现本专利技术的目的,本专利技术采用的技术方案为：一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承,包括承载基体和自润滑合金层，所述承载基体为钢材，采用锡粉、镍粉、铜粉、铁粉和石墨粉为原料制作自润滑合金层，所述自润滑合金层的厚度为0.5～3mm，所述自润滑合金层的空隙中填充有机油。所述钢材为A3钢或45号钢材。一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承的制备方法，包括如下步骤：步骤一，采用A3钢或45号钢材为承载基体，采用锡粉、镍粉、铜粉、铁粉和石墨粉为原料制作合金层，所有粉料的粒度均为50～200目，其中镍的配比为10～20wt％，锡的配比为10～20wt％，铜的配比为20～30wt％，石墨的配比为5～15wt％，余量为铁，按上述比例进行均匀混合；步骤二，将步骤一混合好的粉料均匀摊铺并压实在所述的承载基体上形成坯料，压实后的粉体厚度为0.5～3mm，压实后将边部多余的混合粉刮除；步骤三，将步骤二所得压实好的坯料送入具有气氛保护的隧道式烧结炉中进行烧结，烧结温度为850-1000℃，坯料在隧道炉内缓慢移动，从入口到出口的总烧结时间为3～5小时；隧道式烧结炉内充有惰性保护气体和还原性气体，气氛为氨气分解成的氮气和氢气；出炉后在气氛保护下冷却至100℃以内取出；经烧结后，摊铺层完成合金化，形成了所述的具有一定孔隙度的自润滑合金层，并与承载基体紧密结合在一起；步骤四，将步骤三所得烧结好的材料放入真空吸油机中，使吸油机内的润滑液填充进所述的自润滑合金层孔隙中。所述润滑液为润滑机油。还包括步骤五，将步骤四所得吸油后的材料进一步进行机械加工，按照最终产品的尺寸进行外形的机加工修正。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术的涂层由铁、镍、锡、铜和石墨粉复合烧结而成，其中铜、镍、锡粉形成的铜镍锡合金会产生固溶强化或者调幅分解，使轴承的强度、抗压能力和耐腐蚀性能得到提升，调幅分解之所以能强化合金是因为形成了均匀且致密的调幅组织。2.本专利技术在烧结后进行真空机内吸机油，使得孔隙内充满润滑油，具有自润滑性能，能在使用过程中形可以转移的油膜，随温度升降进而渗出和吸回，有效的降低了热膨胀的影响，防止油膜失效，大大减小了摩擦损失，摩擦系数达到最佳的状态，达到0.025以下，优于自然界所有的可用固体材料。3.本专利技术提供的新型平面轴承制备方法简单，无需额外提供专门的设备进行制备，滚筒搅拌机、双辊轧机、成型设备体积小，无需占太大空间，工艺流程短，所需操作人员少。附图说明图1为本专利技术一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承的结构简图；图2是高频摩擦系数测试结果图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：实施例：参见图1、2。本专利技术公开了一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承的制备方法,包括承载基体和自润滑合金层，所述承载基体为钢材，采用锡粉、镍粉、铜粉、铁粉和石墨粉为原料制作自润滑合金层，且形成了各元素分布均匀并具有一定孔隙度的合金，与承载基体牢固结合在一起，自润滑合金层为轴承的摩擦工作部分，所述自润滑合金层的厚度为0.5～3mm，所述自润滑合金层的空隙中填充有机油。优选的，所述钢材为A3钢或45号钢材，用钢材做承载基体，其强度比一般摩擦铜合金高、且易获取，承载基体提供轴承的主体结构和尺寸，根据实际的机械结构确定。同时，本专利技术公开了一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承的制备方法，包括如下步骤：步骤一，采用A3钢或45号钢材为承载基体，采用锡粉、镍粉、铜粉、铁粉和石墨粉为原料制作合金层，所有粉料的粒度均为50～200目，其中镍的配比为10～20wt％，锡的配比为10～20wt％，铜的配比为20～30wt％，石墨的配比为5～15wt％，余量为铁，按上述比例进行均匀混合；步骤二，将步骤一混合好的粉料均匀摊铺并压实在所述的承载基体上形成坯料，压实后的粉体厚度为0.5～3mm，压实后将边部多余的混合粉刮除；步骤三，将步骤二所得压实好的坯料送入具有气氛保护的隧道式烧结炉中进行烧结，烧结温度为850-1000℃，坯料在隧道炉内缓慢移动，从入口到出口的总烧结时间为3～5小时；隧道式烧结炉内充有惰性保护气体和还原性气体，气氛为氨气分解成的氮气和氢气；出炉后在气氛保护下冷却至100℃以内取出；经烧结后，摊铺层完成合金化，形成了所述的具有一定孔隙度的自润滑合金层，并与承载基体紧密结合在一起；步骤四，将步骤三所得烧结好的材料放入真空吸油机中，使吸油机内的润滑液填充进所述的自润滑合金层孔隙中。还包括步骤五，将步骤四所得吸油后的材料进一步进行机械加工，按照最终产品的尺寸进行外形的机加工修正。所述润滑液为润滑机油。该平面滑动轴承具有摩擦系数极低，热膨胀系数接近于零，承载力大大高于铜合金，对温度变化具有自润滑适应性、与运动工件的装配精度可大幅提高等优点，满足高精密平面滑动机械的使用需要。其性能优良的原理在于：1.由于承载基体为钢材，因此其强度较高，比以往铜合金更能承受载荷，且基材十分廉价。2.由于采用了铜铁锡镍及石墨的多元合金作为摩擦层，其硬度显著高于传统铜合金摩擦材料(一般为铝青铜)，摩擦寿命显著提高。3.石墨含量最高可达15％的自润滑合金层可确保轴承具有极低的摩擦系数。4.自润滑合金由于具有孔隙，因此在温度升高或降低时，其宏观体积不发生变化，材料的热膨胀系数接近于零，使轴承与工件的装配可以忽略热膨胀的影响，装配精度可大幅提高，装配精度可达5μm，远远优于以往的最高20μm。5.由于在自润滑合金层的孔隙中充填了机油，当轴承与运动工件高速或长时间摩擦后，合金层内膨胀将孔隙中的润滑液挤出，从而使轴承与滑动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承,包括承载基体和自润滑合金层，其特征在于：所述承载基体为钢材，采用锡粉、镍粉、铜粉、铁粉和石墨粉为原料制作自润滑合金层，所述自润滑合金层的厚度为0.5～3mm，所述自润滑合金层的空隙中填充有机油。

【技术特征摘要】
1.一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承,包括承载基体和自润滑合金层，其特征在于：所述承载基体为钢材，采用锡粉、镍粉、铜粉、铁粉和石墨粉为原料制作自润滑合金层，所述自润滑合金层的厚度为0.5～3mm，所述自润滑合金层的空隙中填充有机油。2.根据权利要求1所述的一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承，其特征在于：所述钢材为A3钢或45号钢材。3.一种具有极低摩擦系数的平面滑动轴承的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，采用A3钢或45号钢材为承载基体，采用锡粉、镍粉、铜粉、铁粉和石墨粉为原料制作合金层，所有粉料的粒度均为50～200目，其中镍的配比为10～20wt%，锡的配比为10～20wt%，铜的配比为20～30wt%，石墨的配比为5～15wt%，余量为铁，按上述比例进行均匀混合；步骤二，将步骤一混合好的粉料均匀摊铺并压实在所述的承载基体上形成坯料，压实后的粉体厚度为0.5～3m...

【专利技术属性】
技术研发人员：揭朝奎，李明茂，
申请(专利权)人：江西洪达自润滑轴承有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36