一种高复合比例的粉末冶金复合材料及制造方法技术

本发明专利技术涉及粉末冶金技术领域，提供了一种高复合比例的粉末冶金复合材料，按重量份数计，包括如下组分：铜锡合金粉80

【技术实现步骤摘要】
一种高复合比例的粉末冶金复合材料及制造方法


[0001]本专利技术涉及粉末冶金
，具体而言，涉及一种高复合比例的粉末冶金复合材料及制造方法。

技术介绍

[0002]复合材质具有几种材质特性的叠加甚至产生相互伍配加强的效果，由此可以获得各种特别的性能。同传统的熔炼方法比较，粉末冶金工艺方法在材料的组分类型上受限制少，因此可以容易地制取无限种类的复合型材质，应用较为广泛。
[0003]在很多特定的场合，如真空、高温、低温、液体、腐蚀、高洁净、极高接触应力等等情况下，其机构所需要的润滑组件往往不能使用液体润滑油，必须使用带固体润滑成分的材质制作，因此，现有技术中有以石墨粉或二硫化钼粉末作为冶金固体润滑剂，这种固体润滑剂可以通过粉末冶金的方式加入复合材料中，但是粉末冶金工艺的不足在于不同种类的组分如果工艺特性(比重，形状，粒度大小)差异过大，则偏析的程度加大；另外，如果各组分之间的烧结相容性不足，还会导致烧结强度下降。上述的弊端随复合组分的比例增加而变大，直至丧失掉使用价值。
[0004]石墨粉或二硫化钼粉末等固体润滑剂与复合材料中其他成分的特性差异较大，当在原料中高比例添加石墨粉或二硫化钼等细小而轻质的润滑粉末组分，必然造成严重的偏析；而且在毛坯成形阶段，大量石墨粉与二硫化钼等润滑粉末夹杂在铁粉或铜粉的颗粒之间，严重阻断后续烧结过程时颗粒间的熔化粘接，使得烧结强度大幅下降。过高润滑剂添加量的粉末材质，强度会降低到失去工作的能力。
[0005]申请号为CN201810488734.7的中国专利，公开了一种铁铜基含油轴承，它是由如下重量配比的原料组成：40～80％铜包铁粉、10～50％锡青铜粉、1～4％锌粉、1～5％磷铜粉、1～5％铜包石墨粉、0.5～2％氮化硼粉、1～3％氮化硅粉、0.5～1％硬脂酸锌粉；该技术方案中采用的铜包石墨粉来起到润滑减磨作用，在石墨粉的表面包覆一层铜，以增加石墨粉与铜基体之间的相容性，来克服其性能差异引起的不足。但铜仅仅在石墨粉表面形成一层，即石墨粉与铜基体的界面结合较弱，因此在摩擦过程中极易脱落，大大降低了产品的力学性能、摩擦系数及摩擦系数稳定性。
[0006]除此之外，现有技术也有在制备方法上进行改进以提高固体润滑剂与基体的相容性的，如申请号为CN201410081277.1的中国专利，公开了一种高强度高耐磨性的高温自润滑复合材料的制备方法，其制备过程是将FeCrWMoV合金粉末、Al2O3、SiC、TiH2、CaCO3、石墨、Cu3P粉末按照比例混合均匀后，用粉末冶金法烧结出微孔预制体，然后利用真空浸渗技术将复合固体润滑剂浸渍到微孔预制体中，得到高温自润滑复合材料，该方案利用真空浸渗技术将复合固体润滑剂浸渍到微孔预制体中，一定程度上避免了直接将固体润滑剂与合金粉末混合带来的缺陷。但是该方法仍然存在较大的缺陷：一方面现有的固体润滑剂的熔点比较高，如果固体润滑剂的熔点高于微孔预制体合金的熔点，在熔融渗透过程中则会把微孔预制体损坏，因此该类方法只适合于低熔点的添加剂如塑料、铅、锡、铜等加入钨基或铁
基等高熔点基体中；另一方面该制备方法操作过程需要极高的温度、压力控制，操作较为严格，操作不当易使粉末基体与固体润滑剂间的结合均匀性不高。
[0007]综上，现有技术无论是在产品上进行改进还是在方法上进行改进，均存在相应的问题，不能很好的在保证产品力学性能的同时提高产品的耐磨性能。

技术实现思路

[0008]本专利技术的第一个目的在于提供一种高复合比例的粉末冶金复合材料，可有效提高材料的强度和耐磨性。
[0009]本专利技术的第二个目的在于提供一种高复合比例的粉末冶金复合材料的制造方法，可将各类高熔点的复合物以膏体的形式加压进入毛坯中，实现复合物的大比例、高均匀度添加，并且解决传统粉末混合工艺所带来的偏析与强度下降的弊端。
[0010]本专利技术的实施例通过以下技术方案实现：
[0011]一种高复合比例的粉末冶金复合材料，按重量份数计，包括如下组分：铜锡合金粉80-95份，磷铜粉5-10份，微蜡粉5-15份，碳酸钙粉1-10份，纳米石墨碳管5-15份。
[0012]一种高复合比例的粉末冶金复合材料的制造方法，包括如下步骤：
[0013]1).制作毛坯:按比例称取除纳米石墨碳管外的各组分配制混合料，并添加成形润滑剂、造孔剂、液化剂，压制粉末毛坯；
[0014]2).预烧-淬火:通过预烧、淬火，脱除成形润滑剂与造孔剂，获得预烧毛坯；
[0015]3).浸油:将上述预烧毛坯先含浸高粘度的润滑油，再用纳米石墨碳管、低粘度的润滑油和分散剂调制成复合物膏体；将上述预烧坯固定在冲压工装里，通过外部加压，将复合物膏体压入预烧毛坯的孔隙中；
[0016]4).脱油:将步骤3)浸好的毛坯进行烧结，脱除掉润滑油与分散剂；
[0017]5).复压:将步骤4)所得毛坯进行模具复压，得复压坯；
[0018]6).烧结-整型:将步骤5)所得复压坯进行烧结，整型，即得复合材料。
[0019]进一步地，步骤3)中，纳米石墨碳管选用粒径为10-30纳米的镀铜石墨碳管；润滑油选用石蜡基润滑油，其中高粘度的润滑油的粘度等级150，低粘度的润滑油的粘度等级20；分散剂选用聚乙二醇；纳米石墨碳管选用普通纳米石墨碳管或镀铜纳米石墨碳管，优选地，选用镀铜纳米石墨碳管；所述复合物膏体，按重量份数计包括：镀铜纳米石墨碳管50-55份、石蜡基润滑油45-50份和聚乙二醇1-5份。
[0020]进一步地，步骤3)中，所述冲压工装包括上模具和下模具，所述上模具包括上冲压座和上冲压头，所述上冲压座中心设置有用以上冲压头贯穿移动的上冲压槽；所述下模具中心设置有用以放置毛坯的下冲压槽，所述下冲压槽与上冲压槽同轴设置。
[0021]进一步地，所述下冲压槽与所述毛坯外形相匹配，以使所述毛坯可固定于所述下冲压槽内。
[0022]本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0023]1.本专利技术复合材料采用纳米石墨碳管作为润滑摩擦组元，大大提高基体的耐磨性能和强度，且提高了纳米石墨碳管与铜基体的界面结合强度以及基体牢固度，因此在摩擦过程中不易脱落，有效提高了材料的力学性能和耐磨性。
[0024]2.本专利技术将各类高熔点的复合物预先制成复合物膏体，再将复合物膏体加压进入
毛坯中，实现复合物膏体的大比例、高均匀度添加，不仅解决传统粉末混合工艺所带来的偏析与强度下降的弊端；更重要的是，还不会存在真空熔渗所带来的制体损坏的风险。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例1提供的高复合比例的粉末冶金复合材料的仰视图。
[0027]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高复合比例的粉末冶金复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：铜锡合金粉80-95份，磷铜粉5-10份，微蜡粉5-15份，碳酸钙粉1-10份，纳米石墨碳管5-15份。2.根据权利要求1所述的高复合比例的粉末冶金复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：铜锡合金粉85-90份，磷铜粉5-8份，微蜡粉5-10份，碳酸钙粉1-5份，纳米石墨碳管5-10份。3.根据权利要求1或2所述的高复合比例的粉末冶金复合材料，其特征在于，所述铜锡合金粉的粒度为100～150微米之间；所述磷铜粉的粒度为40～75微米之间；所述微蜡粉的粒度为小于45微米；所述碳酸钙粉的粒度为45～150微米之间。4.根据权利要求1所述的高复合比例的粉末冶金复合材料，其特征在于，所述铜锡合金粉为雾化铜锡15合金；所述磷铜粉含磷5％-10％。5.一种权利要求1-4任一项所述的高复合比例的粉末冶金复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：1).制作毛坯:按比例称取除纳米石墨碳管外的各组分配制混合料，并添加成形润滑剂、造孔剂、液化剂，压制粉末毛坯；2).预烧-淬火:通过预烧、淬火，脱除成形润滑剂与造孔剂，获得预烧毛坯；3).浸油:将上述预烧毛坯先含浸高粘度的润滑油，再用纳米石墨碳管、低粘度的润滑油和分散剂调制成复合物膏体；将上述预烧坯固定在冲压工装里，通过外部加压，将复合物膏体压入预烧毛坯的孔隙中；4).脱油:将步骤3)浸好的毛坯进行烧结，脱除掉润滑油与分散剂；5).复压:将步骤4)所得...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成，
申请(专利权)人：成都威士达粉末冶金有限公司，
类型：发明
国别省市：