[发明专利]一种铜银基自润滑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种铜银基自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

在现代工业生产中，机械设备中零件摩擦工作过程中，由于在各类不同条件下，摩擦零部件很少具有自润滑功能，摩擦磨损时造成材料损耗的重要原因之一，通过使用润滑材料，减少摩擦与磨损，以尽可能地减少无用的能量消耗，延长摩擦件的使用寿命，降低使用成本，节省能源等，是摩擦学者、润滑工程师、设计者和工程师通过润滑以达到减摩抗磨的理论与实例研究一直没有停止过的。固体润滑材料使用范围宽、高负荷、超高真空、强氧化或还原、强辐射等苛刻环境条件中使用，显著降低摩擦件的摩擦因数，减少或避零部件在运动时因接触摩擦发生的磨损，延长其使用寿命。因此在机械部件减摩抗磨设计中，固体润滑材料具有与零部件材料本身同等重要的地位，这种铜铬基自润滑复合材料广泛用于电机或发电机中集电环和电刷等。

含有固体润滑剂(钛硅碳)的铜银基自润滑材料兼具基体铜和固体润滑剂的特性，而能够被广泛的应用于工业领域。钛硅碳属于密排六方结构，具有与石墨类似的层状结构，层间非金属原子通过较弱的范德华力结合，层内的金属原子与非金属原子通过共价键结合，层间具有较低的剪切强度，这样造成层间易于滑移，使其能作为良好的固体润滑剂，耐高温，强度大，稳定性好，能在大负荷、真空等苛刻工况条件下使用。基于上述特点，本发明提供的铜银基自润滑复合材料具有良好的耐磨损性能及环境适应性。

发明内容

本发明旨在提供一种铜银基自润滑复合材料及其制备方法，以提高复合材料的机械性能，耐磨损性能及环境适应性。

本发明采用如下技术方案：

本发明的铜银基自润滑复合材料是由以下的重量百分比的原料组成：铜粉为75％～85％、银粉为2％～10％、钛硅碳为9％～20％。

优选：铜粉为80％、银粉为3％、钛硅碳为17％。

优选：铜粉为80％、银粉为5％、钛硅碳为15％。

铜粉、银粉、钛硅碳其纯度大于99％，粒度小于0.076mm。

制备本发明的铜银基自润滑复合材料的方法采用粉末冶金工艺，该方法的具体步骤如下：

(1)配料：按重量百分比配比称取铜粉、银粉、钛硅碳粉；

(2)混料：将步骤(1)配好的料在球磨机中混合均匀；

(3)放电等离子烧结：将球磨好的料放入模具中，压制成型，通氩气，然后程序升温至烧结温度，保温一段时间。

步骤(3)中，所述压制成型时的压力为：35MPa～50Mpa，程序升温速率为70～90℃/min，烧结温度750℃～900℃，保温时间8～20min；

步骤(3)中，所述压制成型时的压力优选：40Mpa，升温速率为85℃/min，烧结温度优选850℃，保温保压优选15min。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种适用于不同气氛条件下的高性能固体自润滑材料，本发明制备的铜银基自润滑材料具有优异的物理和机械性能，其具有强度高，摩擦系数低，抗磨磨损性能好等优点。本发明工艺简单、可操作性强，成本相对较低，在机械制造及航空航天等工业领域具有广泛用途。

附图说明

图1为实施例3制备的铜银基自润滑复合材料放大500倍的金相照片；

图2为实施例1、2、3、4所制备材料的室温摩擦系数图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1：

制备一种铜银基自润滑复合材料，按化学成分按质量百分比为Cu：80％、Ag：3％、Ti₃SiC₂：17％，其制作步骤如下：

(1)称料：按化学成分按质量百分比为Cu：80％、Ag：3％、Ti₃SiC₂：17％进行称料。

(2)混料：将配好的原料组分一起加入球磨机中进行混料，球磨机转速250r/min，混合时间12h。

(3)放电等离子烧结：将步骤(1)混均匀的原料加入到模具中，压力：40MPa，烧结温度850℃，通氩气，升温速率为85℃/min，保温保压15min，即可得到成品。

实施例2：

制备一种铜银基自润滑复合材料，按化学成分按质量百分比为Cu：80％、Ag：5％、Ti₃SiC₂：15％。其制备步骤同实施例1。

实施例3：