用於高真空下的金屬基耐高溫自潤滑材料的製備方法
2023-06-08 08:06:36 1
專利名稱：用於高真空下的金屬基耐高溫自潤滑材料的製備方法
技術領域：
本發明是關於一種用於高真空下的金屬基耐高溫自潤滑材料的製備方法。
背景技術：
等離子發生裝置和真空燒結等裝置，長期處於高真空高溫環境下，金屬構件 由於熱膨脹必然會在接觸面產生相對滑移的趨勢。在高真空條件下，光潔的金屬 接觸面相互吸附，相對滑動產生的摩擦力非常高，阻礙相對滑移，導致金屬構件 本身承受大部分熱膨脹產生的力，這些力主要表現為金屬構件互相施與的壓力和 扭力。金屬構件在壓力和扭力構成的交變載荷的作用下長期使用會造成材料疲勞 失效。如能在金屬構件之間加入自潤滑材料可以減小金屬構件相對滑移所需的 力，使金屬構件接觸面產生微滑移，當金屬構件之間產生相對滑移量足夠時即可 消除熱膨脹產生的力，從而減小金屬構件自身受力，延長使用壽命。但現有的自 潤滑材料大多都耐受不了這種高真空和高溫條件，因此，內部大型支撐構件的失 效問題是制約大型等離子發生裝置和真空燒結裝置發展的一個重要因素。等離子
發生裝置和真空燒結裝置的內部使用溫度大於4ocrc，且金屬支撐構件承受很大 壓力，自潤滑材料必須具備高機械強度、良好的真空潤滑性能以及耐高溫等特點。 國內現有的金屬自潤滑材料存在三個問題 一是高溫下的潤滑性能不夠，二是高
真空下不具備潤滑性能，三是強度不夠。國內現有相關專利有99126582.3錫 青銅基自潤滑複合材料，01141397.2金屬自潤滑複合材料，01141398.0 —種金 屬自潤滑複合材料，99224462.5雙金屬自潤滑軸承。這些材料均不涉及真空條件 下的自潤滑性能。本發明方法製備的金屬基耐高溫自潤滑材料在真空
(5xl0-3Pa 5xl0"Pa)高溫(-100~700°C)條件下具有良好的潤滑性能。
發明內容
本發明的目的是提供一種用於高真空下的金屬基耐高溫自潤滑材料的製備 方法。
本發明的目的通過如下措施來實現
一種用於高真空下的金屬基耐高溫自潤滑材料的製備方法，其特徵在於該方法包括以下步驟
(1) 選用鍍銅鋼板，鍍層厚度5 l(Hun;
(2) 稱取自潤滑層物料混合均勻，所述自潤滑層物料中含有青銅粉60
卯％、固體潤滑劑3 12%、 PbO 3 10 %、銀粉0.1 10%、鎘粉0.1 10%，
以質量百分含量計，其中固體潤滑劑選自MoS2、石墨中的一種或兩種；
(3) 將混合均勻的自潤滑層物料鋪在鍍銅鋼板上，鋪粉厚度2 5mm;
(4) 在氫氣氣氛中燒結，溫度700 90(TC;
(5) 100MPa壓力下冷軋；
(6) 在氫氣氣氛中燒結，溫度600 80(TC。
自潤滑層物料各組分的粒度為青銅粉20 40Hm， MOS25 20pm，石墨 5 20prn，氧化鉛、銀粉及鎘粉均為試劑級。
用該方法製備的材料是由承壓層和自潤滑層組成，承壓層主要起承載作 用，自潤滑層起潤滑作用，兩者有機結合，同時滿足耐高真空，耐高溫、高 機械強度和良好的自潤滑性能。
本發明選用MoS2+石墨的組合是由於MoS2在真空條件下具有優秀的摩 擦學性能，石墨在高溫條件下的自潤滑性能良好。選用銀粉及鎘粉是因為它 們都是軟金屬潤滑劑具有降低材料微觀剪切力的作用，在高溫下還可與其他 金屬元素生成合金，起到協同潤滑的作用。
本發明的特點在於所製備的自潤滑材料在真空條件下使用溫度不大於 70(TC時，具有良好的潤滑性能和機械性能，可以通過使接觸面產生微滑移 的方法解決高真空、高溫條件下大型支撐構件易失效的問題。
通過本發明製備的材料主要性能指標如下
1. 使用溫度-100 700°C
2. 表面硬度(HB): ^40
3. 真空摩擦係數(5xlO"Pa): 0.15 0.18
4. 真空摩擦係數(5xl0—3pa): 0.13 0.15
5. 大氣下摩擦係數0.26 0.3
4本發明製備的材料可加工為滑片，導軌，軸套等使用在真空條件下，減小高 真空、高溫條件下金屬構件的受力，延長金屬構件使用壽命，為真空高溫條件下 的科研和生產提供了技術支持。
具體實施方式
實施例1
自潤滑層配方為青銅粉72%， Pb0 8%， MoS25.6%，銀粉5%，鎘粉9.4% 製備工藝如下
(1) 選用鍍銅鋼板，鍍層厚度5 l(Hmi;
(2) 按比例稱取自潤滑層物料混料均勻。
(3) 將混好的自潤滑層粉料鋪在鍍銅鋼板上，鋪粉厚度3mm;
(4) 在氫氣氣氛中燒結，溫度750'C;
(5) 100MPa壓力下冷軋；
(6) 在氫氣氣氛中燒結，溫度70(TC。
實施例2
自潤滑層配方為青銅粉86%， Pb0 3.2%,銀粉2%，鎘粉4.8%,石墨4%; 製備工藝如下
(1) 選用鍍銅鋼板，鍍層厚度5 10nm;
(2) 按比例稱取自潤滑層物料混料均勻。
(3) 將混好的自潤滑層粉料鋪在鍍銅鋼板上，鋪粉厚度2.5mm;
(4) 在氫氣氣氛中燒結，溫度72(TC;
(5) lOOMPa壓力下冷軋；
(6) 在氫氣氣氛中燒結，溫度67(TC。
實施例3
自潤滑層配方為青銅粉80%， Pb0 6%，銀粉2.8%，鎘粉3.4%， MoS2 3.8%， 石墨4%;
製備工藝如下(1) 選用鍍銅鋼板，鍍層厚度5 10pm;
(2) 按比例稱取自潤滑層物料混料均勻。
(3) 將混好的自潤滑層粉料鋪在鍍銅鋼板上，鋪粉厚度4mm;
(4) 在氫氣氣氛中燒結，溫度80(TC;
(5) lOOMPa壓力下冷軋；
(6) 在氫氣氣氛中燒結，溫度75(TC。
權利要求
1、一種用於高真空下的金屬基耐高溫自潤滑材料的製備方法，其特徵在於該方法包括以下步驟(1)選用鍍銅鋼板，鍍層厚度5～10μm；(2)稱取自潤滑層物料混合均勻，所述自潤滑層物料中含有青銅粉60～90％、固體潤滑劑3～12％、PbO 3～10％、銀粉0.1～10％、鎘粉0.1～10％，以質量百分含量計，其中固體潤滑劑選自MoS2、石墨中的一種或兩種；(3)將混合均勻的自潤滑層物料平鋪在鍍銅鋼板上，鋪粉厚度2～5mm；(4)在氫氣氣氛中燒結，溫度700～900℃；(5)100MPa壓力下冷軋；(6)在氫氣氣氛中燒結，溫度600～800℃。
全文摘要
本發明公開了一種用於高真空下的金屬基耐高溫自潤滑材料的製備方法。用本發明製備的材料是由承壓層和自潤滑層組成，承壓層主要起承載作用，自潤滑層起潤滑作用，兩者有機結合，同時滿足耐高真空，耐高溫、高機械強度和良好的自潤滑性能。
文檔編號B22F7/02GK101468394SQ200710078088
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月25日 優先權日2007年12月25日
發明者寧莉萍, 楊麗君, 王廷梅, 王齊華 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所