电动工具采用自润滑轴 承, 可缩小 体积。洛 阳轴研科技股份有限公司采用粉 末冶金工艺, 以 M oS2、石墨等为固体润滑剂、磷为固溶强化元素的 青铜基自润滑轴承在 25 000~ 272 40 r /m in范围 内, 载 荷 为 10 N, 寿命 大 于 736 h, 开 关 次数 达 10 800次。
0. 1~ 0. 25V, 0. 05 ~ 0. 15B, 0. 008 ~ 0. 08RE, ! 0. 3P, ! 0. 3N ,i ! 0. 3M n, 余为铁; 其中 C r/C 重量 比为 5. 5~ 10。
石墨和 M oS2等密度比较小的原料与金属粉末 通过粉末冶金工艺制备的自润滑材料在混料中易 偏析。一种轴承 材料 ( CN1775424A ) 的 成分为: 1 ~ 25N ,i 1~ 10Cu, 1~ 5M o, 1~ 7W, 1~ 12石墨, 1~ 5固体滑润 剂 ( M oS2、M oSe、W Se2、N bSe2、氟 化石 墨、T aS2、CuF2、M oO 3、PbO / SiO2、B2 O3 /PbS、BN 中 的一种或几种 ), 其余均为铁。其制法: CO 与金属 反应生成羰基金属化合物, 热离解成所需尺寸的 粉, 包覆在固 体润滑剂外表面, 再与 金属、合金粉 末混和, 通过冷等静压、真空 - 氢气烧结。该材料 可在重载、多尘、550 等恶劣工况下工作。 1. 2 铜基
刘形。 高硫合金钢用于高温时, 表面易被 氧化。用
于 350~ 800 的自润滑轴承材料 ( CN1818117A ) 的成分为: 2. 6~ 3. 3C, 0. 35~ 0. 49S, 0. 5~ 1. 0S,i
18~ 35C r, 0. 8~ 1. 5M o, 0. 8~ 1. 2Cu, 1. 5~ 5. 0A,l
收稿日期: 2006- 01- 04; 修回日期: 2007- 03- 07 作者简介: 刘 超锋 ( 1969- ) , 男, 郑 州人, 工学 硕 士, 副 教 授, 从事工程材料研究与试验。 E- ma i:l zhryng@ yahoo. com. cn。
17% , 可满足扩散自润滑轴承的要 求。一种电 火 花或热压烧结制造的可在 500 下工作的大尺寸 自润滑轴承材料的成分 ( 质量百分数, 下同 ) 为: 5 ~ 30青铜或 Cu中任一种, 2~ 5Co, 2. 0~ 7. 0M n, 1. 0~ 3. 0Cr, 3~ 6共晶磷铁 ( Fe3P 或 F e2 P ), 3~ 15 石墨, 2~ 5M oS2或 W S2中任一种, 其余为 F e。
ISSN 1000- 3762 轴承 2007年 5期 CN 41- 1148 /TH Bearing 2007, N o. 5
专题综述
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金属基自润滑轴承新材料
刘超锋1, 杨振如 2
( 1. 郑州轻工业学院 材料与化学工程学院, 郑州 450002; 2. 郑州财贸学校 , 郑州 450066)
个人电脑的 CPU 上的风扇转速可达 2 400~ 6 800 r /m in, 风扇用的铜锡合金轴承很小, 含油量 有限, 设置一个 黄油杯并注满黄油。黄油杯有 碍 于 CPU 的小型化; 计算机使用时, 油杯中的油耗尽 时会烧毁 CPU。一种 微型轴承 ( CN1419060A ) 的 制法: 9~ 15Sn, 4~ 6Cu, 2~ 5Pb, 2~ 5Sb, 0. 5~ 0. 8 F e, 0. 5~ 0. 8N ,i 67~ 82Zn 混匀, 取 50~ 80份; 再 取占重量 80~ 95的 PTFE 与 5~ 20的聚苯撑料混 合, 取 20~ 50份; 上述粉末混合、压制成形, 在 360 ~ 410 氮气氛炉中烧结 30 ~ 60 m in。该轴承运 行 700 h完好无损。 1. 4 镍基
提高发动机效率的涡轮增压技术的浮环轴承 要求在 6 000 ~ 12 000 r /m in 下自 润滑。含 9 ~ 11 Sn的铸造锡青铜轴承仅能在中低速下使用, 生 产需要多达 18 道工序, 材料利用率仅 有 30% ~ 35% 。而 CN /1266909A 将 82~ 88Cu、5~ 7Sn、5~ 7Zn、2~ 4Pb, 经熔炼混 匀后, 喷雾制 成小于 0. 15 mm 的粉末; 然后将 88 ~ 96 的铜基合金粉, 1 ~ 2 石墨粉和 2~ 4M oS2粉的固体润滑剂, 2~ 5N i粉和 1 ~ 3W 粉 混 合 8 ~ 12 h 后装 模, ( 3 ~ 5) ∀ 103 kg / cm2压制成形; 在 810~ 850 下, 通氢气烧结, 并保温 1. 5~ 3 h; 再送入真空浸油 4~ 6 h; 装入模 具, ( 3. 5~ 8) ∀ 103 kg / cm2精压, 经后续加工, 即可 得到增压器浮动轴承。其成材率可达 95% 。
兰州化物所固体润滑实验室以 N i作为基材, 分别以石墨、Ag、Sb、PbO、S iC 为固体润滑剂, 用真 空中频感应加热, 在 1 100~ 1 250 、10~ 25 MP a 下烧结成形, 可 以制成自润滑轴承。另一种用 电 火花烧结制成的自润滑轴承的第一组分由 N 、i Co 包覆润滑剂石墨、M oS2等; 第二组分由第四、五、六 副族金属的碳、氮化物与 N 、i Co、M o中的一种或两 种以上构成。
在高温、高速、重载和高粉尘等 工作环境, 以 废钢资源和价格明显低的铬 - 铁中间相合金为原 料的一种轴承合金 ( CN1644749A ) 的成分为 0. 01
~ 0. 06B, 0~ 0. 50C, 0. 10~ 0. 50S,i 5. 0~ 22C r, 2. 0
~ 6. 0N,i 2. 0~ 8. 0M o, 0~ 6. 0W, 0~ 1. 5Cu, 0. 6~ 5. 5S, 余 量 为 F e。 其采 用 中 频 感 应 熔 炼、铸 造
文章编号: 1000- 3762( 2007) 05- 0036- 04
M etal- based Self- lubricating Bearing M aterials
L IU Chao- feng1, YANG Zhen- ru2
( 1. Schoo l o fM ater ia ls and Chem ica l Eng ineer ing, Zheng zhou U n iversity o f L ight Industry, Zheng zhou 450002, Ch ina; 2. Zhengzhou Schoo l o f F inance and T rade, Zhengzhou 450066, Ch ina)
均质自润滑滑动轴承孔隙在基体中呈均匀分 布。国内某大学研制的梯度自 润滑轴承的 F e 基 体中添加的 P bCO3在烧结中受热分解生成的 PbO 也是固体 润滑 剂, 生成 的 CO 2气体将 留下 孔隙, PbCO3含量不同孔隙率也就不同, 轴承的支承面为 100% 金属, 孔隙率最小, 而强度最大, 摩擦面上为 100% PbCO3, 孔隙率最大, 可储存更多的润滑剂。 梯度 自 润 滑 轴 承 的 极 限 P v 值 提 高 到 4. 0 MP a m / s, 使用寿命提高 2倍多。
水环境中的 摩擦部 件常因 腐蚀 而加 速了 磨 损。一种用于水润滑的用粉末冶金热压烧结的自 润滑轴承材料 ( CN1782041A )的组成为 80~ 95N ,i 0~ 5M o, 0~ 5Co, 0~ 5T ,i 5~ 10S iC, 3~ 10石墨。
一种适合制做在大气环境中、室温至 600 温度范围内工作 的轻型热 机的自 润滑轴 承合 金 ( CN1611621A ) 的 成 分 为 0. 01 ~ 0. 05B, 0 ~ 0. 60C, 0. 10~ 0. 50S,i 0 ~ 15Co, 5. 0~ 20Fe, 5. 0~ 25Nb, 2. 0~ 9. 0M o, 2. 0~ 8. 0W, 0. 6~ 5. 5S, 余量 为 N ,i 采用中频感应熔炼、熔模铸造成形。
摘要: 对整体烧结型、镶嵌型金属 基自润滑轴承用复合材料 的最新 进展进 行了综 述。整体烧 结型分 为铁基、铜
基、锌基、镍基; 镶嵌型分为铁基、青铜基、锌基和钛基。指出金属基自润滑轴承用材料开发需要注意的问 题。
关键词: 自润滑轴承; 材料; 金属基
中图分类号: TH 133. 3; TB321
文献标志码: B
2 镶嵌型
在金属基体 ( 轴瓦 ) 上预 先加工 好孔洞或 沟 槽, 在其中嵌入固体润滑材料, 经特殊粘结及时效 处理, 二者结合成自润滑轴承。 2. 1 铁基
一种 镶 嵌 式 自 润 滑 空 气 环 轴 承
( CN1884862A ) 包括钢基轴壳、衬套, 轴壳内有 一
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%轴承 & 2007. ∋ . 5
固体润滑剂粉末添加到金属基体原 料中, 通 过压制成形、烧 结成的 复合材 料, 来 制作自 润滑 轴承 [ 1] 。 1. 1 铁基
T iC /F e- C r- W - M o - V 混合 粉料中 加入 3% 的 T Hi 2造孔剂和以 A l2 O3为惰性弥散质点, 于 1 230 真空烧结出一种孔隙分布均匀, 且互相连 通 成网 络状 的金 属陶瓷 烧结 体 [ 2] , 显孔隙 度达
含铅锡青铜摩擦学特性 优良。然而, 铅属有 毒物。 Cu- Sn- Ag轴承合金、铝锡表面合金涂层 减摩性能好、抗咬合, 但不耐高温。一种无铅铜基 高温自润滑复合材料 ( CN1718795A ) 的成分为: N i + C + Sn+ Zn+ MX+ Fe+ Cu。其中的 MX 为 BN、
Si3 N4、S iC、A l2 O3、T iN、T iC 或 C r3 C2; 其中的 C 为石 墨和碳纤维。该材料能用于 300~ 500 范围的 轴承。另 一 种 铜 基 高 温 自 润 滑 复 合 材 料 ( CN1641237A )的成分为: 5~ 15N ,i 5~ 15C, 4~ 8Sn, 4~ 8Zn, 2~ 5Pb, 0. 5~ 3M o, 1~ 3Fe, 其余为 Cu。该 复合材料主要用于 200~ 500 范围的轴承。 1. 3 Zn基