[发明专利]一种减摩铜基双金属轴承材料及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及无铅铜基滑动轴承材料领域，具体说是一种多润滑组元铜基双金属轴承材料及其制作方法。

背景技术

二硫化钼与石墨都是良好的固体润滑剂。石墨的晶体结构决定了其在结晶表面上具有很强的吸附能力，同时还能吸附空气中的水分，形成一层石墨水膜，和氧化膜一起形成润滑膜，具有良好的润滑作用。但石墨的润滑作用受吸附气体支配，当吸附气体消失，润滑作用丧失，即石墨的润滑作用在真空中消失。与之相比，二硫化钼在真空状态下仍具有摩擦系数小、热稳定性好、屈服强度高和抗辐射等优良性能，石墨与二硫化钼组合使用，存在良好的协同润滑作用。

无毒低熔点金属元素铋与铅相近，和铜、铝不互溶，以游离态形式存在于铜、铝合金中，对合金基体影响较小，摩擦过程中因摩擦热引起的铋熔化而在摩擦表面形成具有抗粘、减摩作用的膜，从而改善复合材料的摩擦磨损性能。

但是石墨与铜基体润湿性差，界面结合质量差，界面结合处存在孔隙，割裂基体较为严重，削弱材料的机械性能和摩擦学性能；二硫化钼在高温烧结时容易氧化和分解，产生硫化物削弱材料的机械性能。将元素铋引入到铜基轴承材料中也可以起到减摩、抗粘着作用，然而铋的硬度比铅略高，延展性能也比铅稍差，因而使其减摩、抗粘着性能比铅弱，同时由于低熔点组元铋易于呈薄片状分布于铜合金基体晶界处，铋含量较高时，较多脆性相的聚集易使其直接从基体中脱落，而降低铋的减摩、抗粘着作用，因此铋含量受到一定约束。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种减摩铜基双金属轴承材料及其制作方法。

本发明为解决技术问题，采用以下技术方案：

本发明公开了一种减摩铜基双金属轴承材料，其特点在于：是以钢板为基体，在钢板表面形成有铜基合金减摩层；所述铜基合金减摩层的各原料按质量百分比的构成为：镍1～3％、锡5～10％、铋1～8％、二硫化钼0.5～10％、磷0.1～0.5％、石墨1～10％、铜75～90％。

所述铜基合金减摩层是由铜-锡-铋雾化粉末、表面具有铜镀层的二硫化钼粉末、表面具有铜镀层的石墨粉末及其他组元混合后，铺设在钢板表面，再经烧制而成；

所述铜-锡-铋雾化粉末是由原料中的铜、锡和铋经混合熔炼、雾化获得；所述表面具有铜镀层的二硫化钼粉末是由原料中的二硫化钼经化学镀形成；所述表面具有铜镀层的石墨粉末是由原料中的石墨经化学镀形成。

在所述表面具有铜镀层的二硫化钼粉末中，表面铜的质量百分比占总质量的25％；在所述表面具有铜镀层的石墨粉末中，表面铜的质量百分比占总质量的25％。

上述减摩铜基双金属轴承材料的制作方法包括如下步骤：

(1)将各原料按照质量百分比进行配料；

(2)分别通过化学镀的方法，在二硫化钼粉末和石墨粉末表面形成铜镀层；具体步骤为：

(21)敏化：将粒度皆为50～75μm的二硫化钼粉末和石墨粉末分别放入5wt％的氯化亚锡酸性溶液中，进行敏化处理3～5min，敏化过程中施以强力搅拌；

(22)活化：将敏化后二硫化钼粉末和石墨粉末分别放入PdCl₂和AgNO₃的混合溶液中，进行活化处理3～5min，其中PdCl₂的浓度为1～3wt％、AgNO₃的浓度为1～3wt％，活化过程中施以强力搅拌；

(23)形成镀层：将活化后二硫化钼粉末和石墨粉末分别加入以CuSO₄·5H₂O作为主盐、HCHO作为还原剂、C₄H₄KNa·4H₂O作为络合剂的化学镀液中，搅拌均匀，加NaOH溶液调节pH在10～13之间，镀铜开始进行，充分搅拌，至溶液变清澈，即在石墨和二硫化钼表面形成了铜镀层；

所述化学镀液的配方为：CuSO₄·5H₂O 10～20g/L，C₄H₄KNa·4H₂O 35～50g/L，HCHO 30～40g/L；pH＝10～13，温度15～35℃。

(3)将铜、锡、铋依次加入中频熔炼炉中，熔炼获得金属液；对金属液进行雾化，形成雾化粉浆；将雾化粉浆沉积、烘干、筛分后，获得粒度40～150μm的铜-锡-铋雾化粉末；