一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，具体过程为：以TiNiVTaW基体合金、SnAgPt合金和多元复合材料为原料，通过逐层设计、分层配比、分层制备、样品处理及叠加成型工艺制得多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料。本发明专利技术所制备的多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料既能满足导轨材料各部分性能要求，又能节省材料相对用量，并且能够显著增强承载能力、抗压能力与耐高温与耐腐蚀等性能。

Preparation of a multilayer tinivtaw Based Self-lubricating guide material

【技术实现步骤摘要】
一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法
本专利技术属于自润滑导轨材料
，具体涉及一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法。
技术介绍
在现代工业中越来越多的导轨零部件面临着超高温、超高压、多尘等一系列极端工况条件。导轨部件在工作过程中互相接触，因润滑油脂膜的不完整性使其总是处于承受载荷与遭受磨损状态，这将直接影响导轨对于整个机械系统中的直线度、运动精度与可靠性及其服役寿命等工作性能。到目前为止，最常见的导轨是滑动滚珠导轨和滑动滚轮导轨，其润滑方式主要为油润滑或是脂润滑亦或是石墨等固体润滑（李杨,孟佳,姚宁,顾志斌,曹利伟.高强度低阻力绝缘滚轮导轨[J].中国新技术新产品,2019(01):75-76.），并且滑动导轨材质必须由耐用、低摩擦、小磨损、耐高温和耐腐蚀等具有优异性能的材料制备而成，这就对导轨材料的选取有了极高的要求。本专利技术所制备的多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料因其独特成分配比等使各层材料拥有不同机械物理与摩擦学性质，使其具有优异的润滑性能、良好的承载能力与抗腐蚀性能，且能够在高低温条件下实现小的发热与高的服役寿命，进而增强了其工程应用范围。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术的不足而提供了一种以TiNiVTaW为基体、SnAgPt为抗磨剂、多元复合材料为增强剂的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，该方法制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料在满足结构强度、硬度和承载能力等要求下仍具有良好的摩擦学性能，并且耐高温与抗腐蚀及其可靠性能力等均显著增强，同时该方法制备周期较短、过程简单、易于操作与控制，最终获得的自润滑导轨材料性能优异，且具有良好的摩檫学性能。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，其特征在于具体过程为：以TiNiVTaW基体合金、SnAgPt合金和多元复合材料为原料，通过逐层设计、分层配比、分层制备、样品处理及叠加成型工艺制得多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料，该方法制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦系数为0.14-0.29，磨损率为(2.62-3.53)×10-7cm3·N-1·m-1。进一步优选，所述多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料包括四层复合结构，各层结构厚度占总厚度百分比分别为：第一层即摩擦膜接触层为5%-10%，第一层中TiNiVTaW基体合金的体积分数为4%-6%、SnAgPt合金的体积分数为35%-40%及多元复合材料的体积分数为54%-61%；第二层即摩擦膜支撑层为8%-12%，第二层中TiNiVTaW基体合金的体积分数为10%-15%、SnAgPt合金的体积分数为35%-40%及多元复合材料的体积分数为45%-60%；第三层即摩擦膜过渡层为20%-25%，第三层中TiNiVTaW基体合金的体积分数为45%-65%、SnAgPt合金的体积分数为15%-19%及多元复合材料的体积分数为30%-45%；第四层为53%-67%，第四层为TiNiVTaW基体合金。进一步优选，所述TiNiVTaW基体合金组成在各层结构中的质量配比不同，具体为：第一层中TiNiVTaW基体合金由Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y组成，各元素对应的质量比为72:13:7.5:3.5:3:0.25:0.3:0.45；第二层中TiNiVTaW基体合金由Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y组成，各元素对应的质量比为70:12:8:4:4.5:0.48:0.32:0.7；第三层中TiNiVTaW基体合金由Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y组成，各元素对应的质量比为73:11:8:4:3:0.24:0.31:0.45；第四层中TiNiVTaW基体合金由Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y组成，各元素对应的质量比为75:(5-16):(4-7):(3-6):(2-4):(0.32-0.46):(0.2-0.4):(0.2-0.5)。进一步优选，所述SnAgPt合金组成在各层结构中的质量配比相同，第一层、第二层和第三层中SnAgPt合金各元素Sn、Ag与Pt的质量比均为(25-45):(10-35):(35-40)。进一步优选，所述多元复合材料组成在各层结构中的体积百分数不同，具体为：第一层中多元复合材料由4%-8%二硫化钨、3%-7%二硫化钼、2%-6%氧化铈、4%-8%纳米氧化铝、6%-15%陶瓷纤维、3%-7%纳米金刚石、1%-1.5%石墨烯、2%-3%环氧树脂、1%-1.5%石墨、1%-2%芳纶纤维、1%-3%玻璃纤维、2%-4%碳纤维、2%-3%丁晴橡胶粉末、1%-2.5%方解石、1%-2.5%蛇纹石、2%-4%球墨铸铁与5%多层板状晶体MoWCrO组成；第二层中多元复合材料由2%-5%二硫化钨、3%-6%二硫化钼、3%-5%氧化铈、2%-4%纳米氧化铝、2.5%-6%陶瓷纤维、4%-7%纳米金刚石、0.3%-0.45%石墨烯、2%-5%环氧树脂、0.5%-1.5%芳纶纤维、0.7%-0.9%玻璃纤维，1.5%-4%碳纤维、2%-3%丁晴橡胶粉末、1.5%-2%方解石、2%-4%棕刚玉、1%-3%球墨铸铁与2%-4.5%多层板状晶体MoWCrO组成；第三层中多元复合材料由1%-3%二硫化钨、1.5%-2%二硫化钼、0.8%-1.5%氧化铈、2%-4%纳米氧化铝、4%-6%纳米金刚石、0.2%-0.5%石墨烯、2.5%-9%陶瓷纤维，1.5%-4%芳纶纤维、0.9%-1.2%玻璃纤维，1.5%-2.1%丁晴橡胶粉末、1%-1.2%方解石、1.5%-3%球墨铸铁与1.5%-3.5%多层板状晶体MoWCrO组成。进一步优选，所述多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：1)按摩尔比为5:(3-4):(1-2)称取钼酸铵粉、钨粉与镉粉，将钼酸铵粉、钨粉与镉粉原料粉末研磨混合，原料粒径为25-30μm；然后采用真空气氛炉烧结，烧结温度为650-750℃、保温时间为3.5-4.5h，保护气体为氩气，在烧结过程通入氧气增强反应，氧气通入量为65-175mL/min，最终得到多层板状晶体MoWCrO；2)将步骤1)所得到的多层板状晶体MoWCrO与二硫化钨、二硫化钼、氧化铈、纳米氧化铝、陶瓷纤维、纳米金刚石、石墨烯、环氧树脂、陶瓷纤维、石墨、芳纶纤维、玻璃纤维、碳纤维、丁晴橡胶粉末、方解石、蛇纹石、球墨铸铁原料分别按各层结构相应的体积分数进行称取，将得到的各层多元复合材料粉末分类保存备用；3)将步骤2)所得的各层多元复合材料与TiNiVTaW基体合金、SnAgPt合金按各层结构所需体积百分比混合：第一层，TiNiVTaW基体合金4%-6%、SnAgPt合金35%-40%及多元复合材料54%-61%；第二层，TiNiVTaW基体合金10%-15%、SnAgPt合金35%-40本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，其特征在于具体过程为：以TiNiVTaW基体合金、SnAgPt合金和多元复合材料为原料，通过逐层设计、分层配比、分层制备、样品处理及叠加成型工艺制得多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料，该方法制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦系数为0.14-0.29，磨损率为(2.62-3.53)×10

【技术特征摘要】
1.一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，其特征在于具体过程为：以TiNiVTaW基体合金、SnAgPt合金和多元复合材料为原料，通过逐层设计、分层配比、分层制备、样品处理及叠加成型工艺制得多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料，该方法制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦系数为0.14-0.29，磨损率为(2.62-3.53)×10-7cm3·N-1·m-1。


2.根据权利要求1所述的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，其特征在于所述多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料包括四层复合结构，各层结构厚度占总厚度百分比分别为：
第一层即摩擦膜接触层为5%-10%，第一层中TiNiVTaW基体合金的体积分数为4%-6%、SnAgPt合金的体积分数为35%-40%及多元复合材料的体积分数为54%-61%；
第二层即摩擦膜支撑层为8%-12%，第二层中TiNiVTaW基体合金的体积分数为10%-15%、SnAgPt合金的体积分数为35%-40%及多元复合材料的体积分数为45%-60%；
第三层即摩擦膜过渡层为20%-25%，第三层中TiNiVTaW基体合金的体积分数为45%-65%、SnAgPt合金的体积分数为15%-19%及多元复合材料的体积分数为30%-45%；
第四层为53%-67%，第四层为TiNiVTaW基体合金。


3.根据权利要求1所述的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，其特征在于所述TiNiVTaW基体合金组成在各层结构中的质量配比不同，具体为：
第一层中TiNiVTaW基体合金由Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y组成，各元素对应的质量比为72:13:7.5:3.5:3:0.25:0.3:0.45；
第二层中TiNiVTaW基体合金由Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y组成，各元素对应的质量比为70:12:8:4:4.5:0.48:0.32:0.7；
第三层中TiNiVTaW基体合金由Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y组成，各元素对应的质量比为73:11:8:4:3:0.24:0.31:0.45；
第四层中TiNiVTaW基体合金由Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y组成，各元素对应的质量比为75:(5-16):(4-7):(3-6):(2-4):(0.32-0.46):(0.2-0.4):(0.2-0.5)。


4.根据权利要求1所述的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，其特征在于：所述SnAgPt合金组成在各层结构中的质量配比相同，第一层、第二层和第三层中SnAgPt合金各元素Sn、Ag与Pt的质量比均为(25-45):(10-35):(35-40)。


5.根据权利要求1所述的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，其特征在于所述多元复合材料组成在各层结构中的体积百分数不同，具体为：
第一层中多元复合材料由4%-8%二硫化钨、3%-7%二硫化钼、2%-6%氧化铈、4%-8%纳米氧化铝、6%-15%陶瓷纤维、3%-7%纳米金刚石、1%-1.5%石墨烯、2%-3%环氧树脂、1%-1.5%石墨、1%-2%芳纶纤维、1%-3%玻璃纤维、2%-4%碳纤维、2%-3%丁晴橡胶粉末、1%-2.5%方解石、1%-2.5%蛇纹石、2%-4%球墨铸铁与5%多层板状晶体MoWCrO组成；
第二层中多元复合材料由2%-5%二硫化钨、3%-6%二硫化钼、3%-5%氧化铈、2%-4%纳米氧化铝、2.5%-6%陶瓷纤维、4%-7%纳米金刚石、0.3%-0.45%石墨烯、2%-5%环氧树脂、0.5%-1.5%芳纶纤维、0.7%-0.9%玻璃纤维，1.5%-4%碳纤维、2%-3%丁晴橡胶粉末、1.5%-2%方解石、2%-4%棕刚玉、1%-3%球墨铸铁与2%-4.5%多层板状晶体MoWCrO组成；
第三层中多元复合材料由1%-3%二硫化钨、1.5%-2%二硫化钼、0.8%-1.5%氧化铈、2%-4%纳米氧化铝、4%-6%纳米金刚石、0.2%-0.5%...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳博，李琼，郭娇，陈改荣，陈磊山，贾蒙，于涛，
申请(专利权)人：新乡学院，
类型：发明
国别省市：河南;41