一種Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復合高溫潤滑層材料及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于高溫自潤滑材料領域，具體涉及一種Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復合高溫潤滑層材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]在傳統高溫自潤滑材料制備過程中，固體潤滑劑通常作為組元和基體耐磨組分一起混合制備形成自潤滑復合材料。由于復合材料中潤滑劑相對基體材料的割裂作用，導致復合材料的強度、耐磨性能與其高溫潤滑性能相互制約。
[0003]專利號為200410060662.4的發明專利《一種高溫自補償潤滑耐磨材料及其制備方法》，首先采用粉末冶金方法制備出具有汗腺式微孔結構的金屬陶瓷燒結體，然后將固體潤滑劑粒子體復合在汗腺式微孔結構中，進行二次燒結，制成高溫自補償潤滑耐磨材料。但是為了獲得較好在高溫潤滑性能，二次燒結加入的潤滑劑通常以鉛為主要潤滑組分，從而難以滿足越來越嚴格地環保要求。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術的不足，目的在于提供一種Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復合高溫潤滑層材料及其制備方法。
[0005]為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為:
[0006]—種Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復合高溫潤滑層材料，由Ag-Sn-Cu潤滑合金和多孔高速鋼金屬陶瓷基體再復合助滲劑的作用下熔滲制備而成，所述多孔高速鋼金屬陶瓷基體具有連通孔隙結構，所述Ag-Sn-Cu潤滑合金存在于所述多孔高速鋼金屬陶瓷基體的連通孔隙中。
[0007]上述方案中，所述多孔高速鋼金屬陶瓷基體的孔隙率為12%?20%。
[0008]上述方案中，所述Ag-Sn-Cu潤滑合金在所述多孔高速鋼金屬陶瓷基體的連通孔隙中呈梯度分布。
[0009]上述方案中，所述Ag-Sn-Cu潤滑合金的各組分按質量百分比計為:Ag 30?40%，Sn 35?45%，Cu 20?25%。
[0010]上述方案中，所述復合助滲劑的各組分按質量百分比計為:B20375?85wt% ,BaF2/CaF2共晶體15?25wt%。
[0011]上述Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復合高溫潤滑層材料的制備方法，包括如下步驟:
[0012](I)制備Ag-Sn-Cu潤滑合金:取銀粉、錫粉、銅粉，按比例混合后熔煉成塊；
[0013](2)將多孔高速鋼金屬陶瓷基體、Ag-Sn-Cu潤滑合金依次放入坩禍中，上面覆蓋復合助滲劑粉末；
[0014](3)將坩禍置于高頻感應加熱熔滲爐中，抽真空，然后采用高頻感應加熱使Ag-Sn-Cu潤滑合金和復合助滲劑完全熔化后，通入高壓氮氣，保持高溫高壓一段時間，在復合助滲劑的作用下，Ag-Sn-Cu潤滑合金熔滲到多孔高速鋼金屬陶瓷基體的連通孔隙中，得到Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復合高溫潤滑層材料。
[0015]上述方案中，所述高頻感應加熱為:加熱60?120s使熔滲爐內溫度達到650°C?800。。。
[0016]上述方案中，所述高溫高壓的壓力為0.2MPa?0.5MPa，溫度為650°C?800°C ；所述保持高溫高壓的時間為20?30min。
[0017]本發明中，復合助滲劑熔滲后會有部分殘留在多孔高速鋼金屬陶瓷基體的連通孔隙中，復合助滲劑中的組分BaF2/CaF2本身具有優良的高溫潤滑性能，與Ag-Sn-Cu潤滑合金中的主要潤滑元素Ag可以形成協同潤滑作用;此外，在Ag-Sn-Cu潤滑合金中的Sn、Cu組分及復合助滲劑的協同作用，使得Ag-Sn-Cu潤滑合金具有良好的熔滲特性和潤滑性能。本發明采用高頻感應加熱熔滲方法，由于高頻感應加熱方法具有梯度溫度的特性，使Ag-Sn-Cu潤滑合金在基體孔隙中的擴散速率呈梯度變化，從而形成潤滑組分呈梯度分布的內梯度潤滑層;實現了潤滑劑在摩擦過程中，向摩擦表面有序析出，在摩擦表面形成高溫潤滑膜。
[0018]本發明的有益效果如下:(I)本發明所述Ag-Sn-Cu潤滑合金具有較低熔滲溫度和良好潤滑性能，同時，因為Ag-Sn-Cu潤滑合金組分在基體孔隙中呈梯度分布，在摩擦過程中，可實現向摩擦表面有序析出；(2)本發明中，復合助滲劑中的組分BaF2/CaF2與Ag-Sn-Cu潤滑合金中的主要潤滑元素Ag形成協同潤滑作用，使得Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復合高溫潤滑層材料具有優異的高溫自潤滑性能，高溫摩擦系數低，且強度高，耐磨性好；同時，成分中不含鉛，和傳統含鉛高溫自潤滑材料相比，具有顯著的環保優勢。
【附圖說明】
[0019]圖1中，(a)為本發明所述Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復合高溫潤滑層材料橫切面的顯微電鏡圖，(b)為本發明所述Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復合高溫潤滑層材料沿深度方向(圖片中從上到下對應的是材料從表層向內層的深度方向)Ag-Sn-Cu潤滑合金的分布圖。
[0020]圖2為本發明所述Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復合高溫潤滑層材料橫切面的結構示意圖，其中I為Ag-Sn-Cu潤滑合金，2為多孔高速鋼金屬陶瓷基體，3為多孔高速鋼金屬陶瓷基體的連通孔隙，4為內梯度潤滑層。
【具體實施方式】
[0021]為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
[0022]實施例1
[0023]—種Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復合高溫潤滑層材料，通過如下方法制備得到:
[0024](I)制備Ag-Sn-Cu潤滑合金:取銀粉30份，錫粉45份，銅粉25份，混合后熔煉成塊；
[0025](2)將多孔高速鋼金屬陶瓷基體、Ag-Sn-Cu潤滑合金依次放入坩禍中，上面覆蓋復合助滲劑粉末;所述多孔高速鋼金屬陶瓷基體具有連通孔隙結構，其孔隙率為12%;所述復合助滲劑的各組分按質量百分比計為:B20380wt%，BaF2/CaF2共晶體20wt% ;
[0026](3)將坩禍置于高頻感應加熱熔滲爐中，抽真空，然后采用高頻感應加熱90s內使熔滲爐內溫度達到650°C，使Ag-Sn-Cu潤滑合金和復合助滲劑完全熔化后，通入高壓氮氣使熔滲爐內壓力達到0.3Mpa，保持高溫高壓(650°C，0.3Mpa)20min，在復合助滲劑的作用下，Ag-Sn-Cu潤滑合金熔滲到多孔高速鋼金屬陶瓷基體的連通孔隙中，得到Ag-Sn-Cu/金屬陶瓷復合高溫潤滑層材料。
[0027]實施例2
[0028]—種Ag-Sn-C