一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201310414116.5	申请日：	2013.09.12
公开号：	CN103436823A	公开日：	2013.12.11
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C22C 38/60申请日:20130912\|\|\|公开
IPC分类号：	C22C38/60; C22C33/02; F16C33/12; F16C33/14	主分类号：	C22C38/60
申请人：	北京科技大学
发明人：	郭志猛; 郭雷辰; 杨芳; 陈存广; 石韬; 叶青; 芦博昕
地址：	100083 北京市海淀区学院路30号
优先权：
专利代理机构：	北京市广友专利事务所有限责任公司 11237	代理人：	张仲波
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内容摘要

一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，属于润滑材料领域。本发明采用传统粉末冶金方法，将铁粉与适量的硫化铁、锰铁粉和合金粉混合退火，退火后的粉末与适量的石墨混合，压制烧结，获得自润滑轴承材料，原料便宜、工艺简单、参数易控，生产过程安全环保，适合大规模的工业化生产。退火过程中，混合粉末反应生成FeS和MnS，起到很好的润滑和减摩作用；同时，MnS的存在能显著提高轴承材料的切削性能，减少刀具磨损。采用本发明方法制备的自润滑轴承材料，可广泛应用于钢铁、冶金、能源等机械装备中，特别适合要求无油润滑的场合。

权利要求书

权利要求书
1.  一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于，按照质量百分比由如下成分配比而成：FeS25-15%，FeMn10-20%,合金粉5-10%，石墨1-3%，余量为铁粉；具体制备步骤如下：
(1)将符合配方要求的FeS2粉，FeMn粉，合金粉和铁粉放入球磨机中混合1-12小时；
(2)将步骤（1）中球磨后的粉末在氢气炉中退火，退火温度为600-900℃，时间为1-3h；
（3）将步骤（2）中的退火后的混合粉末与石墨放入球磨机中混合1-12小时；
(4)将步骤（3）中的混合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为400MPa-700MPa，保压2-3min，获得轴承毛坯；
(5)将轴承毛坯放入烧结炉进行气体保护烧结，烧结温度为1000℃-1250℃，保温时间为1-2h。
(6)将步骤（5）得到的轴套试样进行表面磨削、去毛刺、倒角处理，即得到自润滑轴承。

2.  根据权利要求1所述的自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述铁粉的粒度为100-300μm，FeS2粉末的粒度为100-300μm，FeMn粉的粒度为100-300μm，合金粉的粒度为100-300μm。

3.  根据权利要求1所述的自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述合金粉为Cu、Ni、Mo、Cr中的一种或几种。

4.  根据权利要求2所述的自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述石墨粉的粒度为100-300μm。

5.  根据权利要求1所述的自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述气体保护为氩气、氮气。

说明书

说明书一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法
技术领域
本发明属于润滑材料领域，提供了一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法。
背景技术
粉末冶金自润滑轴承又名烧结金属含油轴承，是音像设备、微特小型马达、办公机械、电动工具、洗衣机、电风扇、缝纫机、复印机等中不可缺少的一类轴承。它是把固体润滑剂以粉末的形式作为组元添加到金属基体原料中，通过压制成形、烧结，形成自润滑复合材料，以其作为轴承、轴瓦或衬板。因材料本身含有固体润滑剂，轴承在运动时由于热作用和摩擦，使自身的固体润滑剂在相对滑动表面形成一层较为稳定的润滑膜，并且靠本身的"自耗"来不断补充和提供固体润滑剂，修复被撕裂或破伤的润滑膜，达到润滑和减摩作用。
随着现代科学技术的发展和产品使用性能的提高，力学强度高、摩擦学性能好和生产成本低的新型自润滑材料的开发成为摩擦学领域的重要热点。对于铁基自润滑轴承，能承受高的烧结温度而不丧失润湿特性的固体润滑剂很少，存在一定的不足或缺点，如高温环境下容易氧化、生产效率低、成本高、售价昂贵等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型自润滑轴承材料，在承载能力、使用温度范围、减摩自润滑性能、易加工性和生产成本等方面都达到了令人满意的效果，能在无油润滑的场合长时间使用。
为了获得上述的自润滑轴承材料，本发明采用了如下技术方案：
所述的自润滑轴承材料按重量百分比构成如下：
FeS25-15%，FeMn10-20%,合金粉5-10%，石墨1-3%，余量为铁粉。
所述的自润滑轴承材料在上述构成下经过混合→退火→混合→压制→烧结制成，具体步骤如下：
(1)将符合配方要求的在FeS2粉，FeMn粉，合金粉和铁粉放入球磨机中混合1-12小时；
(2)将球磨后的粉末在氢气炉中退火，退火温度为600-900℃，时间为1-3h；
（3）将退火后的混合粉末与石墨放入球磨机中混合1-12小时；
(4)将混合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为400MPa-700MPa，保压2-3min，获得轴承毛坯；
(5)将轴承毛坯放入烧结炉进行气体保护烧结，烧结温度为1000℃-1250℃，保温时间为1-2h。
（6）将步骤（5）得到的轴套试样进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，即得到自润滑轴承。
步骤（1）中所述铁粉的粒度为100-300μm，FeS2粉末的粒度为100-300μm，FeMn粉的粒度为100-300μm，合金粉的粒度为100-300μm。
步骤（1）中所述合金粉为Cu、Ni、Mo、Cr等中的一种或几种。
步骤（3）中所述的石墨粉的粒度为100-300μm。
步骤（5）中所述气体保护为氩气、氮气。
本发明将铁粉与适量的硫化铁及锰铁粉混合退火，反应生成一定量的FeS和MnS，由于FeS优良的润滑性能和MnS优良的加工性能及润滑性能,将退火后的复合粉末进一步的混合、压制和烧结，制备得到自润滑轴承材料。材料中的FeS和MnS起到很好的润滑作用；同时，MnS的存在能显著提高材料的切屑性能，减少刀具磨损。
本发明的优点：
1、原料易得、价格低廉、制备工艺简单、参数易控，生产过程安全环保，适合大规模的工业化生产。
2、材料可承受高的烧结温度而不丧失润湿特性。
3、材料的切屑性能显著提高，减少刀具磨损。
4、通过对材料成分的调整和优化，形成了以高强度的硬质增强相和分散均匀的润滑减摩相牢固结合的新型自润滑轴承材料。
5、可广泛应用于钢铁、冶金、能源等机械装备中，特别适合要求无油润滑的场合。
具体实施方式
实施例1：
一种自润滑轴承材料按重量百分比构成如下：
FeS25%，FeMn15%,Cu5%，C1%，余量为铁粉；
步骤1：称取平均粒度为100μm的铁粉，100μm的硫化铁粉，200μm的锰铁粉，100μm的铜粉放入滚动球磨机上混合，时间8h；
步骤2：将混合粉末在氢气炉中退火，退火工艺为：700℃、2h；
步骤3：将退火粉末与100μm的石墨粉放入滚动球磨机上混合，时间4h；
步骤4：将复合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为650MPa，保压2min；
步骤5：将压坯在N2保护气氛下1100℃烧结1h，获得轴承试样；
步骤6：将轴承试样进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，得到自润滑轴承。
实施例2：
一种自润滑轴承材料按重量百分比构成如下：
FeS215%，FeMn10%,Cu5%，Ni5%，C3%，余量为铁粉；
步骤1：称取平均粒度为200μm的铁粉，200μm的硫化铁粉，300μm的锰铁粉，100μm的铜粉，200μm的镍粉放入滚动球磨机上混合，时间2h；
步骤2：将混合粉末在氢气炉中退火，退火工艺为：900℃、1h；
步骤3：将退火粉末与100μm的石墨粉放入滚动球磨机上混合，时间12h；
步骤4：将复合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为400MPa，保压3min；
步骤5：将压坯在N2保护气氛下1200℃烧结2h，获得轴承试样；
步骤6：将轴承试样进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，得到自润滑轴承。
实施例3：
一种自润滑轴承材料按重量百分比构成如下：
FeS210%，FeMn20%,Mo4%，Ni3%，Cr1%,C2%，余量为铁粉；
步骤1：称取平均粒度为100μm的铁粉，100μm的硫化铁粉，100μm的锰铁粉，200μm的钼粉，200μm的镍粉，200μm的铬粉放入滚动球磨机上混合，时间5h；
步骤2：将混合粉末在氢气炉中退火，退火工艺为：600℃、3h；
步骤3：将退火粉末与300μm的石墨粉放入滚动球磨机上混合，时间6h；
步骤4：将复合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为550MPa，保压2min；
步骤5：将压坯在Ar保护气氛下1000℃烧结1.5h，获得轴承试样；
步骤6：将轴承试样进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，得到自润滑轴承。

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1、(10)申请公布号 CN 103436823 A(43)申请公布日 2013.12.11CN103436823A*CN103436823A*(21)申请号 201310414116.5(22)申请日 2013.09.12C22C 38/60(2006.01)C22C 33/02(2006.01)F16C 33/12(2006.01)F16C 33/14(2006.01)(71)申请人北京科技大学地址 100083 北京市海淀区学院路30号(72)发明人郭志猛郭雷辰杨芳陈存广石韬叶青芦博昕(74)专利代理机构北京市广友专利事务所有限责任公司 11237代理人张仲波(54) 发明名称一种。

2、自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法(57) 摘要一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，属于润滑材料领域。本发明采用传统粉末冶金方法，将铁粉与适量的硫化铁、锰铁粉和合金粉混合退火，退火后的粉末与适量的石墨混合，压制烧结，获得自润滑轴承材料，原料便宜、工艺简单、参数易控，生产过程安全环保，适合大规模的工业化生产。退火过程中，混合粉末反应生成FeS和MnS，起到很好的润滑和减摩作用；同时，MnS的存在能显著提高轴承材料的切削性能，减少刀具磨损。采用本发明方法制备的自润滑轴承材料，可广泛应用于钢铁、冶金、能源等机械装备中，特别适合要求无油润滑的场合。(51)Int.Cl.权利要求书1页说明书3页(19。

3、)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页说明书3页(10)申请公布号 CN 103436823 ACN 103436823 A1/1页21.一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于，按照质量百分比由如下成分配比而成：FeS25-15%，FeMn10-20%,合金粉5-10%，石墨1-3%，余量为铁粉；具体制备步骤如下：(1)将符合配方要求的FeS2粉，FeMn粉，合金粉和铁粉放入球磨机中混合1-12小时；(2)将步骤（1）中球磨后的粉末在氢气炉中退火，退火温度为600-900，时间为1-3h；（3）将步骤（2）中的退火后的混合粉末与石墨放入球磨机中混合1-12。

4、小时；(4)将步骤（3）中的混合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为400MPa-700MPa，保压2-3min，获得轴承毛坯；(5)将轴承毛坯放入烧结炉进行气体保护烧结，烧结温度为1000-1250，保温时间为1-2h。(6)将步骤（5）得到的轴套试样进行表面磨削、去毛刺、倒角处理，即得到自润滑轴承。2.根据权利要求1所述的自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述铁粉的粒度为100-300m，FeS2粉末的粒度为100-300m，FeMn粉的粒度为100-300m，合金粉的粒度为100-300m。3.根据权利要求1所述的自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于：步。

5、骤（1）中所述合金粉为Cu、Ni、Mo、Cr中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述石墨粉的粒度为100-300m。5.根据权利要求1所述的自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述气体保护为氩气、氮气。权利要求书CN 103436823 A1/3页3一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法技术领域0001 本发明属于润滑材料领域，提供了一种自润滑轴承材料的粉末冶金制备方法。背景技术0002 粉末冶金自润滑轴承又名烧结金属含油轴承，是音像设备、微特小型马达、办公机械、电动工具、洗衣机、电风扇、缝纫机、复印机等。

6、中不可缺少的一类轴承。它是把固体润滑剂以粉末的形式作为组元添加到金属基体原料中，通过压制成形、烧结，形成自润滑复合材料，以其作为轴承、轴瓦或衬板。因材料本身含有固体润滑剂，轴承在运动时由于热作用和摩擦，使自身的固体润滑剂在相对滑动表面形成一层较为稳定的润滑膜，并且靠本身的“自耗“来不断补充和提供固体润滑剂，修复被撕裂或破伤的润滑膜，达到润滑和减摩作用。0003 随着现代科学技术的发展和产品使用性能的提高，力学强度高、摩擦学性能好和生产成本低的新型自润滑材料的开发成为摩擦学领域的重要热点。对于铁基自润滑轴承，能承受高的烧结温度而不丧失润湿特性的固体润滑剂很少，存在一定的不足或缺点，如高温环境下容。

7、易氧化、生产效率低、成本高、售价昂贵等问题。发明内容0004 本发明的目的在于提供一种新型自润滑轴承材料，在承载能力、使用温度范围、减摩自润滑性能、易加工性和生产成本等方面都达到了令人满意的效果，能在无油润滑的场合长时间使用。0005 为了获得上述的自润滑轴承材料，本发明采用了如下技术方案：0006 所述的自润滑轴承材料按重量百分比构成如下：0007 FeS25-15%，FeMn10-20%,合金粉5-10%，石墨1-3%，余量为铁粉。0008 所述的自润滑轴承材料在上述构成下经过混合退火混合压制烧结制成，具体步骤如下：0009 (1)将符合配方要求的在FeS2粉，FeMn粉，合金粉和铁粉放入。

8、球磨机中混合1-12小时；0010 (2)将球磨后的粉末在氢气炉中退火，退火温度为600-900，时间为1-3h；0011 （3）将退火后的混合粉末与石墨放入球磨机中混合1-12小时；0012 (4)将混合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为400MPa-700MPa，保压2-3min，获得轴承毛坯；0013 (5)将轴承毛坯放入烧结炉进行气体保护烧结，烧结温度为1000-1250，保温时间为1-2h。0014 （6）将步骤（5）得到的轴套试样进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，即得到自润滑轴承。0015 步骤（1）中所述铁粉的粒度为100-300m，FeS2粉末的粒度为100-300m，Fe。

9、Mn粉的粒度为100-300m，合金粉的粒度为100-300m。说明书CN 103436823 A2/3页40016 步骤（1）中所述合金粉为Cu、Ni、Mo、Cr等中的一种或几种。0017 步骤（3）中所述的石墨粉的粒度为100-300m。0018 步骤（5）中所述气体保护为氩气、氮气。0019 本发明将铁粉与适量的硫化铁及锰铁粉混合退火，反应生成一定量的FeS和MnS，由于FeS优良的润滑性能和MnS优良的加工性能及润滑性能,将退火后的复合粉末进一步的混合、压制和烧结，制备得到自润滑轴承材料。材料中的FeS和MnS起到很好的润滑作用；同时，MnS的存在能显著提高材料的切屑性能，减少刀具。

10、磨损。0020 本发明的优点：0021 1、原料易得、价格低廉、制备工艺简单、参数易控，生产过程安全环保，适合大规模的工业化生产。0022 2、材料可承受高的烧结温度而不丧失润湿特性。0023 3、材料的切屑性能显著提高，减少刀具磨损。0024 4、通过对材料成分的调整和优化，形成了以高强度的硬质增强相和分散均匀的润滑减摩相牢固结合的新型自润滑轴承材料。0025 5、可广泛应用于钢铁、冶金、能源等机械装备中，特别适合要求无油润滑的场合。具体实施方式0026 实施例1：0027 一种自润滑轴承材料按重量百分比构成如下：0028 FeS25%，FeMn15%,Cu5%，C1%，余量为铁粉；0029。

11、步骤1：称取平均粒度为100m的铁粉，100m的硫化铁粉，200m的锰铁粉，100m的铜粉放入滚动球磨机上混合，时间8h；0030 步骤2：将混合粉末在氢气炉中退火，退火工艺为：700、2h；0031 步骤3：将退火粉末与100m的石墨粉放入滚动球磨机上混合，时间4h；0032 步骤4：将复合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为650MPa，保压2min；0033 步骤5：将压坯在N2保护气氛下1100烧结1h，获得轴承试样；0034 步骤6：将轴承试样进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，得到自润滑轴承。0035 实施例2：0036 一种自润滑轴承材料按重量百分比构成如下：0037 FeS2。

12、15%，FeMn10%,Cu5%，Ni5%，C3%，余量为铁粉；0038 步骤1：称取平均粒度为200m的铁粉，200m的硫化铁粉，300m的锰铁粉，100m的铜粉，200m的镍粉放入滚动球磨机上混合，时间2h；0039 步骤2：将混合粉末在氢气炉中退火，退火工艺为：900、1h；0040 步骤3：将退火粉末与100m的石墨粉放入滚动球磨机上混合，时间12h；0041 步骤4：将复合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为400MPa，保压3min；0042 步骤5：将压坯在N2保护气氛下1200烧结2h，获得轴承试样；0043 步骤6：将轴承试样进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，得到自润滑轴承。

13、。0044 实施例3：0045 一种自润滑轴承材料按重量百分比构成如下：说明书CN 103436823 A3/3页50046 FeS210%，FeMn20%,Mo4%，Ni3%，Cr1%,C2%，余量为铁粉；0047 步骤1：称取平均粒度为100m的铁粉，100m的硫化铁粉，100m的锰铁粉，200m的钼粉，200m的镍粉，200m的铬粉放入滚动球磨机上混合，时间5h；0048 步骤2：将混合粉末在氢气炉中退火，退火工艺为：600、3h；0049 步骤3：将退火粉末与300m的石墨粉放入滚动球磨机上混合，时间6h；0050 步骤4：将复合粉末装入轴套模具中进行压制，压制压力为550MPa，保压2min；0051 步骤5：将压坯在Ar保护气氛下1000烧结1.5h，获得轴承试样；0052 步骤6：将轴承试样进行表面磨削、去毛刺、倒角等处理，得到自润滑轴承。说明书CN 103436823 A。

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