汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料，包含以下质量百分数的原料组成：纳米陶瓷粉，纳米金属复合粉，氧化锆粉末，纳米粉体分散剂和分散介质；纳米金属复合粉由纳米锡粉、纳米铝粉和纳米铜粉组成；其中，所述氧化锆粉末、纳米陶瓷粉，纳米铜粉，纳米铝粉以及纳米锡粉，彼此之间的粒度中值各不相等，从而形成不同粒径的错配。本发明专利技术还提供一种本汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料的制备方法。本发明专利技术的耐磨自修复材料具有抗磨性优、使用寿命长，以及可局部修复的性能，从而保障了主轴旋转的稳定性，提高了设备的精度、寿命，极大地降低了摩擦系数。数。

【技术实现步骤摘要】
汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及制造业关键传动件抗磨延寿
，具体而言涉及一种汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]作为滑动轴承使用的轴瓦，通常与轴径间隙配合，随主轴旋转及转速提高，轴瓦与转轴之间必须有一层很薄的润滑油膜方可实现流体润滑之功效，并保障主轴运行的稳定性与可靠性。以汽轮机为例，在重载、高转速(超过3000r/min)服役工况条件下，若高压油泵润滑系统无法向轴瓦与轴径的间隙喷射连续油膜，或因负荷过大、温度过高、杂质沉淀、粘度异常、局部冲击等原因引起局部膨胀导致轴瓦与轴径的间隙润滑不足产生边界摩擦甚至局部干摩擦，则因摩擦高温会迅速产生局部高温导致“烧瓦现象”，进而出现咬合、抱死等生产事故。
[0003]近年来，虽然在轴瓦材料设计(摩擦系数小、疲劳强度高、跑和性好、耐腐蚀好等)和轴瓦加工工艺(粉末冶金或沟槽、螺纹等增大储油间隙)方面取得了一定的进展；但是，对于以汽轮机为代表的重载、高转速服役环境下轴瓦，鉴于摩擦磨损实为系统工程，且主轴设计寿命25年～40年，仅靠轴瓦自身设计对于该系统的延寿功效仍有限。
[0004]因此，从汽轮机轴瓦服役工况系统参量出发，聚焦于改善轴瓦与轴径的间隙润滑并实现滑动摩擦副表面(轴瓦内衬与轴径外表面)的自修复功效，对于汽轮机动力系统减震降噪、延长大修期限、提高服役寿命、降低运行成本和保障运行稳定可靠具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料，该材料具有抗磨性优、使用寿命长，以及可局部修复的性能，从而保障了主轴旋转的稳定性，提高了设备的精度、寿命，极大地降低了摩擦系数。
[0006]本专利技术的另一目的在于还提供了一种汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料的制备方法。
[0007]根据本专利技术目的的第一方面，提供一种一种汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料，所述耐磨自修复材料由以下质量百分数的成分组成：
[0008]纳米陶瓷粉0.05％
‑
0.45％；
[0009]纳米金属复合粉0.15％
‑
0.85％；
[0010]修复助剂0.05％
‑
0.50％；
[0011]纳米粉体分散剂0.20％
‑
1％；
[0012]分散介质97.00％
‑
99.50％；
[0013]碳纳米管0.05％
‑
0.2％；
[0014]上述组分质量百分数之和为100％；
[0015]所述纳米金属复合粉由纳米锡粉、纳米铝粉和纳米铜粉组成，所述修复助剂为氧化锆粉末；
[0016]其中，所述氧化锆粉末、纳米陶瓷粉、纳米铜粉、纳米铝粉以及纳米锡粉，彼此之间的粒度中值各不相等，从而形成不同粒径的错配，并且氧化锆粉末、纳米陶瓷粉、纳米铜粉、纳米铝粉以及纳米锡粉的粒径中值大于碳纳米管的管径。
[0017]优选地，所述纳米陶瓷粉的粒径中值为200nm
‑
400nm，纳米锡粉的粒径中值为 110nm
‑
120nm，纳米铝粉的粒径中值为90nm
‑
100nm，纳米铜粉的粒径中值为50nm
‑
80nm，氧化锆粉末的粒径中值为40nm
‑
50nm。
[0018]优选地，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，管径为30nm
‑
40nm，管长为10
‑
20um。
[0019]优选地，所述纳米陶瓷粉包含纳米氧化铝粉或纳米立方氮化硼粉中的至少一种，纳米氧化铝粉的粒径中值为200nm
‑
300nm，纳米立方氮化硼粉的粒径中值为300nm
‑
400nm；其中，纳米氧化铝粉为纳米
ɑ
‑
Al2O3粉。
[0020]优选地，所述纳米铜粉、纳米铝粉和纳米锡粉的质量配比为1:5:5。
[0021]优选地，所述氧化锆粉末为t
‑
ZrO2。
[0022]优选地，所述纳米粉体分散剂至少包含聚磷酸钠、油酸、偏硅酸钠或硅烷偶联剂中的一种；所述分散介质为润滑油。
[0023]根据本专利技术的第二方面还提出一种汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024]将计量好的纳米粉体分散剂加入到分散介质中，充分搅拌均匀；再按比例，先加入纳米金属复合粉，并搅拌均匀，最后按比例加入纳米陶瓷粉、碳纳米管和氧化锆粉末，搅拌至无明显沉淀，得到混合材料；
[0025]将混合材料进行超声震荡处理，得到耐磨自修复材料。
[0026]其中，所述纳米陶瓷粉包含纳米氧化铝粉或纳米立方氮化硼粉中的至少一种，纳米氧化铝粉的粒径中值为200nm
‑
300nm，纳米立方氮化硼粉的粒径中值为300nm
‑
400nm；其中，纳米氧化铝粉为纳米
ɑ
‑
Al2O3粉。
[0027]优选地，所述纳米金属复合粉中，纳米铜粉、纳米铝粉和纳米锡粉的质量配比为1:5:5，纳米锡粉的粒径中值为110nm
‑
120nm，纳米铝粉的粒径中值为90nm
‑
100nm，纳米铜粉的粒径中值为50nm
‑
80nm；所述碳纳米管为多壁碳纳米管，管径为30nm
‑
40nm，管长为10
‑
20um。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0029]1、本专利技术的耐磨自修复材料通过组分中的氧化锆粉末，纳米陶瓷粉，纳米铜粉，碳纳米管，纳米铝粉以及纳米锡粉彼此之间的粒径中值各不相等，具有多个不同的粒径尺度范围，从而形成粒度的错配，使得各粉末之间协同作用：陶瓷粉与微量的碳纳米管混合协同作为弥散分布的硬质点，具有高模量高硬度的特性，逐渐均匀嵌入轴瓦内衬表面，抑制了软质相容易磨损及出现凹陷的现象，大幅度延缓磨损深度的增加，提高轴瓦的服役寿命；纳米氧化铝粉与氧化锆通过两个尺度的粒度错配，在齿轮表面形成更为致密平整的金属陶瓷修复层，提高了齿轮运动过程的抗磨性；纳米锡粉和铝粉都是软质相，通过特定的比例组成，可更有利于进入磨损凹坑，从而使粉体自适应的填平，修复该区域，保证了轴瓦服役工况中的主轴旋转稳定性；铜粉与其他组分协同作用，提高修复层与轴瓦基材的结合力，保障了修复效果；不同的粒径尺度的粉末相互分散在空隙中，形成更致密的抗磨层，从而进一步达到修复的效果；
[0030]同时，本专利技术的耐磨自修复材料在对高速滑动摩擦副表面的超细研磨、清理吸附
时，降低了摩擦系数，满足轴瓦工作需求，且材料可形成微冶金硬化层，进一步保证了轴瓦的低磨损量，在小间隙的情况下保障同轴度，保证主轴旋转稳定性。
[0031]2、本专利技术的耐磨自修复材料，经工作过程中对高速滑动摩擦副表面的超细研磨、清理吸附、表面微区修本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料，其特征在于，所述耐磨自修复材料由以下质量百分数的成分组成：纳米陶瓷粉0.05％
‑
0.45％；纳米金属复合粉0.15％
‑
0.85％；修复助剂0.05％
‑
0.50％；纳米粉体分散剂0.20％
‑
1％；分散介质97.00％
‑
99.50％；碳纳米管0.05％
‑
0.2％；上述组分质量百分数之和为100％；所述纳米金属复合粉由纳米锡粉、纳米铝粉和纳米铜粉组成，所述修复助剂为氧化锆粉末；其中，所述氧化锆粉末、纳米陶瓷粉、纳米铜粉、纳米铝粉以及纳米锡粉，彼此之间的粒度中值各不相等，从而形成不同粒径的错配，并且氧化锆粉末、纳米陶瓷粉、纳米铜粉、纳米铝粉以及纳米锡粉的粒径中值大于碳纳米管的管径。2.根据权利要求1所述的汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料，其特征在于，所述纳米陶瓷粉的粒径中值为200nm
‑
400nm，纳米锡粉的粒径中值为110nm
‑
120nm，纳米铝粉的粒径中值为90nm
‑
100nm，纳米铜粉的粒径中值为50nm
‑
80nm，氧化锆粉末的粒径中值为40nm
‑
50nm。3.根据权利要求2所述的汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料，其特征在于，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，管径为30nm
‑
40nm，管长为10
‑
20um。4.根据权利要求2所述的汽轮机轴瓦用耐磨自修复材料，其特征在于，所述纳米陶瓷粉包含纳米氧化铝粉或纳米立方氮化硼粉中的至少一种，纳米氧化铝粉的粒径中值为200nm
‑
300nm，纳米立方氮化硼粉的粒径中值为300nm
‑
400nm；其中，纳米氧化铝粉为纳米

【专利技术属性】
技术研发人员：葛卫兵，
申请(专利权)人：江苏智摩金属抗磨修复有限责任公司，
类型：发明
国别省市：