高温自润滑金属陶瓷材料制造技术

本发明专利技术公开了一种高温自润滑金属陶瓷材料，采用中频感应加热快速热压法工艺制备的。选用ＷＣ与Ｎｉ为主成分，Ｍｏ为其固溶强化相，ＰｂＯ为其高温润滑相。在高温（４００℃－１１００℃）下具有优异的摩擦学特性和良好的机械性能。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术叙述了一种在高温下使用的自润滑材料，属镍-碳化钨系金属陶瓷。硬质合金具有良好的高温机械性能、很高的耐磨性与较好的韧性。其是由金属相(如Ni、Co、Cr、Mo等)与陶瓷相(TiC、WC、SiC等)组成，但是在高温下使用的滑动密封件，如鱼雷配气阀座与阀体及阀体与花键滑套之间的滑动密封件、热核动力机械的滑阀等，除要求制作该部件的材料具有优异的高温机械性能外，又要具有良好的低摩擦、耐磨损性能。一般来说，在600℃高温下使用的材料，有浸银石墨，但其机械强度低，韧性差，且在1000℃高温、高速、高负荷条件下使用时，常出现开裂现象(密封材料的发展近况，P.F.Brown，美国，1988)。中国专利89106018.9公开了一种WC-Ni-PbO系高温自润滑金属陶瓷材料，虽该类材料在600℃高温下具有良好的摩擦磨损性能，但其高温机械强度较低。本专利技术的目的是研制一种可在400℃～1000℃、高速、高负荷条件下使用的自润滑金属陶瓷材料，该材料既有优异的摩擦学特性，又有良好的高温机械强度。本专利技术的内容在配方上，本专利技术选用镍作为高温自润滑金属陶瓷材料的粘结相，陶瓷相碳化钨为耐磨相，两者构成该材料的主成份。并加入适量的钼和氧化铅。依靠镍-碳化钨保证该材料的机械性能。钼为固溶强化相，提高高温机械强度。氧化铅保证高温润滑性，从而实现高温自润滑的目的。同时，氧化铅还具有助熔易烧结、使材料致密化的作用。在工艺上，本专利技术采用中频感应加热快速热压法制备。由此工艺制备的高温自润滑金属陶瓷材料具有致密、均匀和各向同性的特点。本专利技术的具体配方(重量百分含量)是Ni30～60%，WC30～60%，Mo 3～10%，余量为PbO。本专利技术各组分的粒度要求是Ni-200目，WC-800目，Mo-200目，PbO-400目。本专利技术的优选配方(重量百分含量)是Ni 43～48%，WC 43～48%，Mo 4～7%余量为PbO。本专利技术的具体制备过程是将Ni、WC、Mo和PbO粉按一定比例混合均匀后，装入石墨模具进行冷压。然后将石墨模具移置于中频感应线圈中央，加热温升到1200～1350℃，压力15MPa～25MPa时，保温保压5-20分钟。保温保压结束后，自然降温到室温脱模，即可制得该材料的毛坯。按上述的配方和制备工艺制得的高温自润滑金属陶瓷材料的典型物理、机械与摩擦磨损性能列于表1和表2。表1. 高温自润滑金属陶瓷材料物理性能与冲击强度 表2. 高温自润滑金属陶瓷材料的机械与摩擦磨损性能 由表1与表2可看出，该材料具有优异的物理，机械与摩擦磨损性能。特别是在400℃以上时，该材料仍具有良好的机械性能与优异的摩擦磨损性能。按照本专利技术的配方和工艺过程制作的实用部件可在400℃～1100℃下使用。例1按照表3列出的具体配方，采用中频感应加热，快速热压法制备，具体是将Ni粉，WC粉，Mo粉，PbO粉混匀，装入石墨模具中，进行冷压。然后将其置于中频感应加热炉内烧结，温度1250℃～1350℃，压力18MPa-22MPa，保温10-20分钟。保温结束后，进行热补压，自然降温，可制得部件毛坯。材料在室温～800℃的性能如表1及表2。使用结果用该材料制作的鱼七鱼雷发动机配气阀衬可在温度1100℃，(燃气温度1350℃)PV值33.64MPa.M/S.的条件下使用三次。满足一次性使用的要求。一次性使用可靠性为100%。表3 具体配方(重量百分含量)权利要求1.一种可在400℃～1100℃高温下使用WC-Ni-Mo-PbO自润滑金属陶瓷材料，其特征是材料的各组分重量百分含量为Ni30～60%，WC30-60%，Mo3-10%，余量为PbO。2.如权利要求1所求述的高温自润滑金属陶瓷材料，其特征是材料的各组分的重量百分含量范围是Ni 43～48%，WC 43～48%，Mo 4-7%，余量为PbO。3.如权利要求1或2所述的高温自润滑金属陶瓷材料，采用中频感应加热快速热压法工艺制备，其操作步骤是将镍、碳化钨、钼和氧化铅粉按一定比例混合均匀，装入石墨模具进行冷压，然后将其在中频感应加热炉内快速升温并加压成型，其特征是当温升到1200～1300℃，在热压压力18～22MPa时，保温保压烧结10～15分钟，自然降温脱模制取。全文摘要本专利技术公开了一种高温自润滑金属陶瓷材料，采用中频感应加热快速热压法工艺制备的。选用WC与Ni为主成分，Mo为其固溶强化相，PbO为其高温润滑相。在高温(400℃-1100℃)下具有优异的摩擦学特性和良好的机械性能。文档编号C22C32/00GK1083123SQ9210547公开日1994年3月2日 申请日期1992年7月17日 优先权日1992年7月17日专利技术者王静波, 黄业中, 欧阳锦林 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可在４００℃～１１００℃高温下使用ＷＣ－Ｎｉ－Ｍｏ－ＰｂＯ自润滑金属陶瓷材料，其特征是材料的各组分重量百分含量为Ｎｉ３０～６０％，ＷＣ３０－６０％，Ｍｏ３－１０％，余量为ＰｂＯ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王静波，黄业中，欧阳锦林，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]