本發明涉及金屬材料這一
技術領域：
，特別涉及到添加固體自潤滑劑的復合金屬材料的制備方法。
背景技術：
：全世界每年消耗的各類燃油總計約15億t，但能源有效利用率只有30％左右。據估計，摩擦和磨損消耗了全世界消費能源的30％～40％。摩擦作為物體運動中的自然現象，是人類認識自然改造自然的過程中所面臨的老問題。人類科學技術和生產方式進步的歷史，也是潤滑技術發展的歷史。通過改進潤滑技術，能有效地減少摩擦磨損所帶來的資源浪費，為全人類帶來巨大的經濟效益，尤其是在地球能源日益枯竭、全球氣候變化引起人們廣泛的憂慮的今天，節省資源更是有利于社會的穩定以及人類的可持續發展。潤滑油與潤滑脂作為古老而有效的潤滑材質，應用于工程機械和車輛工具等各個領域。然而，隨著現代化工業的不斷發展，以及航空航天、科學研究和新能源開發等諸多領域的發展，工程機械需要在真空、高溫和輻射等多種苛刻條件下正常運轉，人們迫切需要改進潤滑技術和潤滑材料以代替潤滑油和潤滑脂，以滿足工程機械在苛刻條件下的潤滑減摩需求，固體潤滑劑應運而生。固體潤滑劑是具有潤滑作用，能降低摩擦帶來的能量損耗并對相對運動的部件起保護作用的薄膜或粉末狀固體物質。與傳統的流體潤滑介質不同，固體潤滑劑在中通常為固體，因此能較好地滿足現代工業對潤滑材料的使用要求。固體自潤滑復合材料是將固體潤滑劑和附加元添加到基體中，通過一定的制備方法而制備出同時具有一定強度和潤滑性能的復合材料。其中，基體賦予材料一定的強度、硬度、抗氧化和腐蝕等性能，固體潤滑劑賦予材料潤滑性能，并且一般不需要添加潤滑油脂。高性能金屬基自潤滑材料的研究與開發需要緊密圍繞實際生產生活需要，不僅必須具備良好的工作性能，還必須做到在生產、使用和回收再利用過程中的資源節約和環境保護。開展金屬基自潤滑復合材料的研究，能改進其性能，拓展其應用范圍，對工業生產、科學研究、軍事國防和交通運輸等領域具有十分重大的意義。技術實現要素：為解決上述技術問題，本發明提供添加固體自潤滑劑的復合金屬材料的制備方法，該工藝通過加入潤滑劑對鎳合金材料的潤滑性能進行優化，同時結合多種化合物對高溫煅燒的復合金屬材料進行活化，應用高溫煅燒、螺桿擠壓、處理改性、高溫高壓反應、浸泡脫模、化學沉降富集、靜置鈍化、車床加工等一系列操作后得到復合金屬材料。制備而成的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料，其摩擦系數小、潤滑性能好、材料脆性小，具有較好的應用前景。同時還公開了由該制備方法制得的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料在耐磨材料、變形材料中的應用。本發明的目的可以通過以下技術方案實現：添加固體自潤滑劑的復合金屬材料的制備方法，由以下步驟組成：(1)將鎳合金10-15份、氧化鎳2-5份、鋁粉1-2份、氧化錫2-4份、石墨2-3份、碳酸鈣3-6份、硅油3-6份、石油醚1-4份、氟化鈉1-5份、1-苯基-1-氰基環戊烷2-4份、(2,2-二(4-羥基苯基)丁烷3-4份，混合均勻后加入到高溫燒結爐中，加熱至850-900℃，保溫3h,然后自然降溫至500℃，加入三氯乙醛1-3份、二苯基乙醇酸2-6份、潤滑劑3-8份，反應2小時，然后自然降溫至220℃備用，得到基質材料；(2)將單寧酸1-3份、硼酸鈉2-4份、磷酸氫二鈉1-3份、碳酸氫鈉2-4份、聚乙二醇1-3份依次加入1l16％的檸檬酸鈉溶液中，攪拌15分鐘，攪拌速度為150-200轉/分鐘，然后冰浴靜置2h,加入5％的二硫蘇糖醇溶液50-100ml,攪拌均勻后，室溫放置1h，得到基質處理劑；(3)將步驟(1)得到的基質材料注入雙螺桿擠出機將基質材料擠出，壓制成合適的鑄件形狀，螺桿溫度210℃，螺桿轉速1000轉/分鐘；(4)將步驟(3)得到的基質材料鑄件浸泡到步驟(2)的基質處理劑中進行改性處理，室溫過夜放置；(5)將步驟(4)的處理過的基質鑄件放入馬弗爐中加壓煅燒，加熱溫度至980-1000℃，加強為20mpa,反應時間6h,然后自然降溫至450℃，壓強自然降至與外界平衡，向煅燒的模胚上噴灑葡萄糖-磷酸氫二鉀混合液，保溫30min,然后自然冷卻至室溫；(6)將步驟(5)煅燒后的鑄件模具浸泡在濃度為35％的脫模處理液中，室溫浸泡2-4h，得到基質模胚；(7)將步驟(6)的基質模胚放入化學沉降池中進行金屬表層富集反應，反應時間24-36h；(8)將步驟(7)的模胚取出后用去離子水反復洗滌3遍，然后在惰性氣體保溫箱靜置鈍化，反應溫度為65-70℃，鈍化時間為10-12h；(9)將步驟(8)得到的金屬材料成品，按照需要的尺寸和形狀在專業的車床上加工制成成品即可。優選地，所述步驟(1)中潤滑劑選自芳基脲、聚四氟乙烯、膨潤土、二硫化鉬中的一種或幾種。優選地，所述步驟(5)中葡萄糖-磷酸氫二鉀混合液的混合比例為7:9,溶于15l去離子水中。優選地，所述步驟(6)中脫模處理液組成為硬質酸鈉2-8份、月硅酸鈣2-5份、硅油1-5份、石蠟3-7份、凡士林3-6份、滑石粉1-2份、蒸餾水50份。優選地，所述步驟(7)中化學沉降反應液的配方為磷酸三鈉3-5份、硼砂1-2份、硫酸鎂3-7份、硝酸銅2-5份、甘油磷酸酯2-3份、二氧二甲基嘌呤1-4份、磺胺二甲基嘧啶1-4份、蒸餾水100份。優選地，所述步驟(8)中惰性氣體為氮氣。本發明還提供了由上述制備方法得到的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料在耐磨材料、變形材料中的應用。本發明與現有技術相比，其有益效果為：(1)本發明的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料的制備方法及其應用通過潤滑劑對鎳合金材料的潤滑性能進行優化，同時結合多種化合物對高溫煅燒的復合金屬材料進行活化，應用高溫煅燒、螺桿擠壓、處理改性、高溫高壓反應、浸泡脫模、化學沉降富集、靜置鈍化、車床加工等一系列操作后得到復合金屬材料。制備而成的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料，其摩擦系數小、潤滑性能好、材料脆性小，具有較好的應用前景。(2)本發明的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料原料易得、工藝簡單，適于大規模工業化運用，實用性強。具體實施方式下面結合具體實施例對發明的技術方案進行詳細說明。實施例1(1)將鎳合金10份、氧化鎳2份、鋁粉1份、氧化錫2份、石墨2份、碳酸鈣3份、硅油3份、石油醚1份、氟化鈉1份、1-苯基-1-氰基環戊烷2份、(2,2-二(4-羥基苯基)丁烷3份，混合均勻后加入到高溫燒結爐中，加熱至850℃，保溫3h,然后自然降溫至500℃，加入三氯乙醛1份、二苯基乙醇酸2份、芳基脲3份，反應2小時，然后自然降溫至220℃備用，得到基質材料；(2)將單寧酸1份、硼酸鈉2份、磷酸氫二鈉1份、碳酸氫鈉2份、聚乙二醇1份依次加入1l16％的檸檬酸鈉溶液中，攪拌15分鐘，攪拌速度為150轉/分鐘，然后冰浴靜置2h,加入5％的二硫蘇糖醇溶液50ml,攪拌均勻后，室溫放置1h，得到基質處理劑；(3)將步驟(1)得到的基質材料注入雙螺桿擠出機將基質材料擠出，壓制成合適的鑄件形狀，螺桿溫度210℃，螺桿轉速1000轉/分鐘；(4)將步驟(3)得到的基質材料鑄件浸泡到步驟(2)的基質處理劑中進行改性處理，室溫過夜放置；(5)將步驟(4)的處理過的基質鑄件放入馬弗爐中加壓煅燒，加熱溫度至980℃，加強為20mpa,反應時間6h,然后自然降溫至450℃，壓強自然降至與外界平衡，向煅燒的模胚上噴灑葡萄糖-磷酸氫二鉀混合液，保溫30min,然后自然冷卻至室溫；(6)將步驟(5)煅燒后的鑄件模具浸泡在濃度為35％的脫模處理液中，室溫浸泡2h，得到基質模胚，其中脫模處理液組成為硬質酸鈉2份、月硅酸鈣2份、硅油1份、石蠟3份、凡士林3份、滑石粉1份、蒸餾水50份；(7)將步驟(6)的基質模胚放入化學沉降池中進行金屬表層富集反應，反應時間24h，其中化學沉降反應液的配方為磷酸三鈉3份、硼砂1份、硫酸鎂3份、硝酸銅2份、甘油磷酸酯2份、二氧二甲基嘌呤1份、磺胺二甲基嘧啶1份、蒸餾水100份；(8)將步驟(7)的模胚取出后用去離子水反復洗滌3遍，然后在氮氣保溫箱靜置鈍化，反應溫度為65℃，鈍化時間為10h；(9)將步驟(8)得到的金屬材料成品，按照需要的尺寸和形狀在專業的車床上加工制成成品即可。制得的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料的性能測試結果如表1所示。實施例2(1)將鎳合金12份、氧化鎳3份、鋁粉1份、氧化錫3份、石墨2份、碳酸鈣4份、硅油4份、石油醚2份、氟化鈉2份、1-苯基-1-氰基環戊烷3份、(2,2-二(4-羥基苯基)丁烷3份，混合均勻后加入到高溫燒結爐中，加熱至870℃，保溫3h,然后自然降溫至500℃，加入三氯乙醛2份、二苯基乙醇酸3份、聚四氟乙烯5份，反應2小時，然后自然降溫至220℃備用，得到基質材料；(2)將單寧酸2份、硼酸鈉3份、磷酸氫二鈉2份、碳酸氫鈉3份、聚乙二醇2份依次加入1l16％的檸檬酸鈉溶液中，攪拌15分鐘，攪拌速度為175轉/分鐘，然后冰浴靜置2h,加入5％的二硫蘇糖醇溶液70ml,攪拌均勻后，室溫放置1h，得到基質處理劑；(3)將步驟(1)得到的基質材料注入雙螺桿擠出機將基質材料擠出，壓制成合適的鑄件形狀，螺桿溫度210℃，螺桿轉速1000轉/分鐘；(4)將步驟(3)得到的基質材料鑄件浸泡到步驟(2)的基質處理劑中進行改性處理，室溫過夜放置；(5)將步驟(4)的處理過的基質鑄件放入馬弗爐中加壓煅燒，加熱溫度至990℃，加強為20mpa,反應時間6h,然后自然降溫至450℃，壓強自然降至與外界平衡，向煅燒的模胚上噴灑葡萄糖-磷酸氫二鉀混合液，保溫30min,然后自然冷卻至室溫；(6)將步驟(5)煅燒后的鑄件模具浸泡在濃度為35％的脫模處理液中，室溫浸泡3h，得到基質模胚，其中脫模處理液組成為硬質酸鈉4份、月硅酸鈣3份、硅油2份、石蠟4份、凡士林4份、滑石粉1份、蒸餾水50份；(7)將步驟(6)的基質模胚放入化學沉降池中進行金屬表層富集反應，反應時間28h，其中化學沉降反應液的配方為磷酸三鈉4份、硼砂1份、硫酸鎂4份、硝酸銅3份、甘油磷酸酯2份、二氧二甲基嘌呤2份、磺胺二甲基嘧啶2份、蒸餾水100份；(8)將步驟(7)的模胚取出后用去離子水反復洗滌3遍，然后在氮氣保溫箱靜置鈍化，反應溫度為67℃，鈍化時間為11h；(9)將步驟(8)得到的金屬材料成品，按照需要的尺寸和形狀在專業的車床上加工制成成品即可。制得的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料的性能測試結果如表1所示。實施例3(1)將鎳合金14份、氧化鎳4份、鋁粉2份、氧化錫4份、石墨3份、碳酸鈣5份、硅油5份、石油醚3份、氟化鈉4份、1-苯基-1-氰基環戊烷3份、(2,2-二(4-羥基苯基)丁烷4份，混合均勻后加入到高溫燒結爐中，加熱至890℃，保溫3h,然后自然降溫至500℃，加入三氯乙醛2份、二苯基乙醇酸5份、膨潤土7份，反應2小時，然后自然降溫至220℃備用，得到基質材料；(2)將單寧酸2份、硼酸鈉4份、磷酸氫二鈉2份、碳酸氫鈉4份、聚乙二醇1份依次加入1l16％的檸檬酸鈉溶液中，攪拌15分鐘，攪拌速度為175轉/分鐘，然后冰浴靜置2h,加入5％的二硫蘇糖醇溶液90ml,攪拌均勻后，室溫放置1h，得到基質處理劑；(3)將步驟(1)得到的基質材料注入雙螺桿擠出機將基質材料擠出，壓制成合適的鑄件形狀，螺桿溫度210℃，螺桿轉速1000轉/分鐘；(4)將步驟(3)得到的基質材料鑄件浸泡到步驟(2)的基質處理劑中進行改性處理，室溫過夜放置；(5)將步驟(4)的處理過的基質鑄件放入馬弗爐中加壓煅燒，加熱溫度至950℃，加強為20mpa,反應時間6h,然后自然降溫至450℃，壓強自然降至與外界平衡，向煅燒的模胚上噴灑葡萄糖-磷酸氫二鉀混合液，保溫30min,然后自然冷卻至室溫；(6)將步驟(5)煅燒后的鑄件模具浸泡在濃度為35％的脫模處理液中，室溫浸泡3.5h，得到基質模胚，其中脫模處理液組成為硬質酸鈉6份、月硅酸鈣4份、硅油4份、石蠟6份、凡士林5份、滑石粉2份、蒸餾水50份；(7)將步驟(6)的基質模胚放入化學沉降池中進行金屬表層富集反應，反應時間32h，其中化學沉降反應液的配方為磷酸三鈉3份、硼砂2份、硫酸鎂6份、硝酸銅4份、甘油磷酸酯2份、二氧二甲基嘌呤3份、磺胺二甲基嘧啶3份、蒸餾水100份；(8)將步驟(7)的模胚取出后用去離子水反復洗滌3遍，然后在氮氣保溫箱靜置鈍化，反應溫度為69℃，鈍化時間為11.5h；(9)將步驟(8)得到的金屬材料成品，按照需要的尺寸和形狀在專業的車床上加工制成成品即可。制得的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料的性能測試結果如表1所示。實施例4(1)將鎳合金15份、氧化鎳5份、鋁粉2份、氧化錫4份、石墨3份、碳酸鈣6份、硅油6份、石油醚4份、氟化鈉5份、1-苯基-1-氰基環戊烷4份、(2,2-二(4-羥基苯基)丁烷4份，混合均勻后加入到高溫燒結爐中，加熱至900℃，保溫3h,然后自然降溫至500℃，加入三氯乙醛3份、二苯基乙醇酸6份、二硫化鉬8份，反應2小時，然后自然降溫至220℃備用，得到基質材料；(2)將單寧酸3份、硼酸鈉4份、磷酸氫二鈉3份、碳酸氫鈉4份、聚乙二醇3份依次加入1l16％的檸檬酸鈉溶液中，攪拌15分鐘，攪拌速度為200轉/分鐘，然后冰浴靜置2h,加入5％的二硫蘇糖醇溶液100ml,攪拌均勻后，室溫放置1h，得到基質處理劑；(3)將步驟(1)得到的基質材料注入雙螺桿擠出機將基質材料擠出，壓制成合適的鑄件形狀，螺桿溫度210℃，螺桿轉速1000轉/分鐘；(4)將步驟(3)得到的基質材料鑄件浸泡到步驟(2)的基質處理劑中進行改性處理，室溫過夜放置；(5)將步驟(4)的處理過的基質鑄件放入馬弗爐中加壓煅燒，加熱溫度至1000℃，加強為20mpa,反應時間6h,然后自然降溫至450℃，壓強自然降至與外界平衡，向煅燒的模胚上噴灑葡萄糖-磷酸氫二鉀混合液，保溫30min,然后自然冷卻至室溫；(6)將步驟(5)煅燒后的鑄件模具浸泡在濃度為35％的脫模處理液中，室溫浸泡4h，得到基質模胚，其中脫模處理液組成為硬質酸鈉8份、月硅酸鈣5份、硅油5份、石蠟7份、凡士林6份、滑石粉2份、蒸餾水50份；(7)將步驟(6)的基質模胚放入化學沉降池中進行金屬表層富集反應，反應時間36h，其中化學沉降反應液的配方為磷酸三鈉5份、硼砂2份、硫酸鎂7份、硝酸銅5份、甘油磷酸酯3份、二氧二甲基嘌呤4份、磺胺二甲基嘧啶4份、蒸餾水100份；(8)將步驟(7)的模胚取出后用去離子水反復洗滌3遍，然后在氮氣保溫箱靜置鈍化，反應溫度為70℃，鈍化時間為12h；(9)將步驟(8)得到的金屬材料成品，按照需要的尺寸和形狀在專業的車床上加工制成成品即可。制得的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料的性能測試結果如表1所示。對比例1(1)將鎳合金10份、氧化鎳2份、石墨2份、碳酸鈣3份、硅油3份、石油醚1份、氟化鈉1份、1-苯基-1-氰基環戊烷2份、(2,2-二(4-羥基苯基)丁烷3份，混合均勻后加入到高溫燒結爐中，加熱至850℃，保溫3h,然后自然降溫至500℃，加入二苯基乙醇酸2份、芳基脲3份，反應2小時，然后自然降溫至220℃備用，得到基質材料；(2)將單寧酸1份、硼酸鈉2份、磷酸氫二鈉1份、碳酸氫鈉2份、聚乙二醇1份依次加入1l16％的檸檬酸鈉溶液中，攪拌15分鐘，攪拌速度為150轉/分鐘，然后冰浴靜置2h,加入5％的二硫蘇糖醇溶液50ml,攪拌均勻后，室溫放置1h，得到基質處理劑；(3)將步驟(1)得到的基質材料注入雙螺桿擠出機將基質材料擠出，壓制成合適的鑄件形狀，螺桿溫度210℃，螺桿轉速1000轉/分鐘；(4)將步驟(3)得到的基質材料鑄件浸泡到步驟(2)的基質處理劑中進行改性處理，室溫過夜放置；(5)將步驟(4)的處理過的基質鑄件放入馬弗爐中加壓煅燒，加熱溫度至980℃，加強為20mpa,反應時間6h,然后自然降溫至450℃，壓強自然降至與外界平衡，向煅燒的模胚上噴灑葡萄糖-磷酸氫二鉀混合液，保溫30min,然后自然冷卻至室溫；(6)將步驟(5)煅燒后的鑄件模具浸泡在濃度為35％的脫模處理液中，室溫浸泡2h，得到基質模胚，其中脫模處理液組成為硬質酸鈉2份、月硅酸鈣2份、硅油1份、石蠟3份、凡士林3份、滑石粉1份、蒸餾水50份；(7)將步驟(6)的基質模胚放入化學沉降池中進行金屬表層富集反應，反應時間24h，其中化學沉降反應液的配方為磷酸三鈉3份、硼砂1份、硫酸鎂3份、硝酸銅2份、甘油磷酸酯2份、二氧二甲基嘌呤1份、磺胺二甲基嘧啶1份、蒸餾水100份；(8)將步驟(7)的模胚取出后用去離子水反復洗滌3遍，然后在氮氣保溫箱靜置鈍化，反應溫度為65℃，鈍化時間為10h；(9)將步驟(8)得到的金屬材料成品，按照需要的尺寸和形狀在專業的車床上加工制成成品即可。制得的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料的性能測試結果如表1所示。對比例2(1)將鎳合金15份、氧化鎳5份、鋁粉2份、氧化錫4份、碳酸鈣6份、硅油6份、氟化鈉5份、1-苯基-1-氰基環戊烷4份、(2,2-二(4-羥基苯基)丁烷4份，混合均勻后加入到高溫燒結爐中，加熱至900℃，保溫3h,然后自然降溫至500℃，加入三氯乙醛3份、二苯基乙醇酸6份、二硫化鉬8份，反應2小時，然后自然降溫至220℃備用，得到基質材料；(2)將單寧酸3份、硼酸鈉4份、碳酸氫鈉4份、聚乙二醇3份依次加入1l16％的檸檬酸鈉溶液中，攪拌15分鐘，攪拌速度為200轉/分鐘，然后冰浴靜置2h,加入5％的二硫蘇糖醇溶液100ml,攪拌均勻后，室溫放置1h，得到基質處理劑；(3)將步驟(1)得到的基質材料注入雙螺桿擠出機將基質材料擠出，壓制成合適的鑄件形狀，螺桿溫度210℃，螺桿轉速1000轉/分鐘；(4)將步驟(3)得到的基質材料鑄件浸泡到步驟(2)的基質處理劑中進行改性處理，室溫過夜放置；(5)將步驟(4)的處理過的基質鑄件放入馬弗爐中加壓煅燒，加熱溫度至1000℃，加強為20mpa,反應時間6h,然后自然降溫至450℃，壓強自然降至與外界平衡，向煅燒的模胚上噴灑葡萄糖-磷酸氫二鉀混合液，保溫30min,然后自然冷卻至室溫；(6)將步驟(5)煅燒后的鑄件模具浸泡在濃度為35％的脫模處理液中，室溫浸泡4h，得到基質模胚，其中脫模處理液組成為硬質酸鈉8份、月硅酸鈣5份、硅油5份、石蠟7份、凡士林6份、滑石粉2份、蒸餾水50份；(7)將步驟(6)的基質模胚放入化學沉降池中進行金屬表層富集反應，反應時間36h，其中化學沉降反應液的配方為磷酸三鈉5份、硼砂2份、硫酸鎂7份、硝酸銅5份、甘油磷酸酯3份、二氧二甲基嘌呤4份、磺胺二甲基嘧啶4份、蒸餾水100份；(8)將步驟(7)的模胚取出后用去離子水反復洗滌3遍，然后在氮氣保溫箱靜置鈍化，反應溫度為70℃，鈍化時間為12h；(9)將步驟(8)得到的金屬材料成品，按照需要的尺寸和形狀在專業的車床上加工制成成品即可。制得的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料的性能測試結果如表1所示。將實施例1-4和對比例1-2的制得的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料分別進行伸長率、布氏硬度、摩擦系數這幾項性能測試。表1伸長率％布氏硬度摩擦系數實施例14.52210.177實施例24.32230.180實施例34.22190.183實施例44.72250.181對比例110.31100.276對比例211.31790.262本發明的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料的制備方法及其應用通過加入潤滑劑對鎳合金材料的潤滑性能進行優化，同時結合多種化合物對高溫煅燒的復合金屬材料進行活化，應用高溫煅燒、螺桿擠壓、處理改性、高溫高壓反應、浸泡脫模、化學沉降富集、靜置鈍化、車床加工等一系列操作后得到復合金屬材料。制備而成的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料，其摩擦系數小、潤滑性能好、材料脆性小，具有較好的應用前景。本發明的添加固體自潤滑劑的復合金屬材料原料易得、工藝簡單，適于大規模工業化運用，實用性強。以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的
技術領域：
，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。當前第1頁12