一种采用粉末冶金法制备微型滑块本体的方法技术

本发明专利技术涉及一种金属材料及其制备方法，涉及粉末冶金领域，具体为一种采用粉末冶金法制备微型滑块本体的方法。本发明专利技术提供了一种满足粉末冶金工艺要求、具有良好烧结特性的铁基制备微型滑块本体的方法，采用铁粉为主要原料、其它合金和非合金元素以单质粉或简单中间合金粉的方式引入，并加入了多孔改性材料。将原料粉末按一定比例混合均匀后，经过压制成形、烧结和热处理过程得到的粉末冶金微型滑块本体胚料致密度高于95％，热处理后硬度达到洛氏56度以上，达到传统致密材料的性能，还进一步赋予了其自润滑的性质，大大延长了滑块的使用寿命。寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种采用粉末冶金法制备微型滑块本体的方法


[0001]本专利技术涉及粉末冶金领域，具体为一种采用粉末冶金法制备微型滑块本体的方法。

技术介绍

[0002]导轨分为直线导轨和圆形导轨，与相配对的滑块组成运动摩擦副。导轨一般长度相对较长、位置相对固定。滑块沿着导轨表面相对运动，形成滑动摩擦。由于特殊极端工矿条件的限制，导轨只是在安装初期表面涂抹润滑油脂，在使用期间，滑块与导轨之间不再添加润滑油脂，这样导轨与滑块之间形成润滑不充分的边界润滑条件，滑块与导轨之间的滑动摩擦为边界润滑或干摩擦。由于导轨相对长度长且固定、不易更换；而滑块体积相对小、更换相对容易。因而需要在导轨材料不变的情况下，研制新的自润滑减摩耐磨材料。因而对导轨与滑块组成的摩擦副总的要求为：滑块相对导轨高速运行后，导轨要求表面光滑、无拉毛、无划伤且无明显磨损；滑块表面光滑、无拉毛、无划伤且自身的磨损量要小，以延长滑块的使用寿命，减少滑块更换次数及节省经费。
[0003]我国在自润滑材料的研发方面也进行了大量工作。主要是采用粉末冶金的方法研发的金属基自润滑材料、高分子复合材料等。国内外已有采用铁基、镍基、铜基添加自润滑元素MoS2、BaF2、CaF2、石墨、Ag等固体润滑剂，用粉末冶金方法制造的自润滑材料，但其结合强度、抗拉强度等力学性能低，在极端工矿条件下的自润滑材料自身磨损量大，不能满足高速条件下的摩擦副配对的选材。而在铁基、镍基、铜基加SiC、SiN等自润滑陶瓷粉末，其自身的耐磨性好，但对磨件的磨损量大。
[0004]多孔金属材料又称粉末冶金多孔金属材料，主要包含有：烧结减摩材料、烧结铁基结构材料和硬质合金，其中烧结减摩材料又包括多孔自润滑材料和金属塑料减摩材料。值得一提的是：多孔金属材料中的孔隙并不是削弱材料的强度等性能的缺点，而是实现其特定功能的一种有用结构。Hutchinson研究了金属泡沫三明治壁圆柱壳受压屈曲问题，研究结果表明其结构效率与加筋圆柱壳相当。
[0005]多孔金属材料作为自润滑结构材料分两类用法，其一是利用抗剪强度较低的固体润滑剂作为一种结构组元加入到多孔金属材料中去。固体润滑剂的加入可以改善基体材料的减磨性能，同时又影响到材料的物理化学和力学性能，特别是其表层的力学性能。根据润滑剂的性质，它们可以以粉末的形式加入到原始混料中，或者烧结后添加到材料的孔隙中，根据加入的方法不同，润滑剂可以在材料制备过程中，在烧结时与材料基体相互作用，部分或完全转化成新态。多孔金属材料作为自润滑材料的另一种用法是将多孔金属材料作为基体，工作前采用适当的润滑剂（通常是润滑油）浸渍，使润滑剂充填到多孔结构的孔隙中存储起来。工作时，这些储存在孔隙中的润滑油由于各种机理（如法向负荷、温度升高、动压效应等）从孔隙中渗出，用以润滑工作表面。停止工作时，润滑油又部分被重新吸回到孔隙中再次存储起来。一般情况下润滑油的流失量很少，因此在工作过程中不必经常补油。
[0006]因此，需要开发具有高硬度、耐磨损的新型自润滑材料，来满足滑块的生产需求。

技术实现思路

[0007]一种采用粉末冶金法制备微型滑块本体的方法，包括以下步骤：（1）原料配置：将铁粉和其它合金和非合金元素的粉末混合，将其在混料机上以80
‑
120r/min混合10
‑
20min，得到压膜粉体；（2）压膜成形：然后将步骤（1）得到的压膜粉体置于特定的模具中，以100
‑
120MPa压制得到生坯；（3）烧结：烧结工艺是将生胚以1
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10℃/min的速率升至温度800
‑
850℃，保温30
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60min；以1
‑
10℃/min的速率升至温度950
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1000℃，保温30
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60min；以1
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10℃/min的速率升温至1250
‑
1300℃，保温20
‑
180min；以1
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5℃/min速率降至180
‑
220℃后随炉冷却；整个烧结过程在高纯氮气气氛下进行，得到所述滑块本体胚料。
[0008]所用合金和非合金元素C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb的质量百分数分别为0.3wt%
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1.9wt%、0.2wt%
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1.0wt%、0.2wt%
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0.8wt%、11wt%
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18wt%、0.2wt%
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0.5wt%、0.2wt%
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0.6wt%、0.1wt%
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0.3wt%、0.8wt%
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2.0wt%，余量为Fe和微量元素。
[0009]采用铁基粉末为主要原料、其它合金和非合金元素以单质粉或简单中间合金和非合金粉的方式引入；其中铁基粉末优选粒径为1
‑
50μm，C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb优选粒径为1
‑
20μm。
[0010]本专利技术提供了一种满足粉末冶金工艺要求、具有良好烧结特性的铁基制备微型滑块本体的方法，采用铁粉为主要原料、其它合金和非合金元素以单质粉或简单中间合金粉的方式引入。将原料粉末按一定比例混合均匀后，经过压制成形、烧结和热处理过程得到微型滑块本体胚料。通过控制颗粒级配、压制压力和烧结工艺参数等，调控微观组织以提高滑块本体胚料的力学性能。该方法具有生产成本低，力学性能优良等特点。本专利技术成本低，成分容易调整；利用合金元素改变将其转变为弥散分布的纳米稀土；氧化物粒子，提高了晶界强度。所制备的粉末冶金微型滑块本体胚料致密度高于95％，热处理后硬度达到洛氏56度以上，达到传统致密材料的性能。
[0011]然而其自润滑性能较差，因此，本专利技术进一步对其进行多孔化处理。
[0012]优选的，一种采用粉末冶金法制备微型滑块本体的方法，包括以下步骤：（1）原料配置：将铁粉和其它合金和非合金元素的粉末混合，将其在混料机上以80
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120r/min混合10
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20min，得到粉体原料；再将粉体原料和多孔改性材料按质量比（95
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100）：（1
‑
5）混合，得到压膜粉体；（2）压膜成形：然后将步骤（1）得到的压膜粉体置于特定的模具中，以100
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120MPa压制得到生坯；（3）烧结：烧结工艺是将生胚以1
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10℃/min的速率升至温度800
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850℃，保温30
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60min；以1
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10℃/min的速率升至温度950
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1000℃，保温30
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60min；以1
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10℃/min的速率升温至1250
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1300℃，保温20
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180min；以1
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5℃/min速率降至1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用粉末冶金法制备微型滑块本体的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）原料配置：将铁粉和其它合金和非合金元素的粉末混合，将其在混料机上以80
‑
120r/min混合10
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20min，得到粉体原料；再将粉体原料和多孔改性材料按质量比（95
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100）：（1
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5）混合，得到压膜粉体；（2）压膜成形：然后将步骤（1）得到的压膜粉体置于特定的模具中，以100
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120MPa压制得到生坯；（3）烧结：烧结工艺是将生胚以1
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10℃/min的速率升至温度800
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850℃，保温30
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60min；以1
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10℃/min的速率升至温度950
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1000℃，保温30
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60min；以1
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10℃/min的速率升温至1250
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1300℃，保温20
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180min；以1
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5℃/min速率降至180
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220℃后随炉冷却，得到所述滑块本体胚料。2.如权利要求1所述采用粉末冶金法制备微型滑块本体的方法，其特征在于，所用合金和非合金元素C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb的质量百分数分别为0.3wt%
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1.9wt%、0.2wt%
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1.0wt%、0.2wt%
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0.8wt%、11wt%
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18wt%、0.2wt%
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0.5wt%、0.2wt%
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0.6wt%、0.1wt%
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0.3wt%、0.8wt%
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2.0wt%，余量为Fe和微量元素。3.如权利要求1所述采用粉末冶金法制备微型滑块本体的方法，其特征在于，铁基粉末优选粒径为1
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50μm，C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb优选粒径为1
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20μm。4.如权利要求1所述采用粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维春，
申请(专利权)人：得发科精密制造无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：