本发明专利技术公开了一种带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料，以镍合金为基体，并含有银润滑相；该材料表面带有能控制润滑剂释放，提高硬度和耐磨性的微孔硬质模板。制备上述带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料的方法，包括以下步骤：首先将金属粉末在球磨机中混合；其次将混合后的粉末在钢模中压实后放入石墨模具中真空热压成型；再次将热压后的材料进行精磨抛光，然后放入渗金属炉中渗钼处理；接着将渗钼处理后的材料放入等离子渗氮炉中渗氮；最后利用脉冲激光在渗氮处理后的材料表面刻蚀微孔。本发明专利技术的材料表面通过硬质模板限制银向表面的扩散，以微孔作为银扩散的通道，从而控制润滑剂的释放，并且提高硬度和耐磨性，制备方法简单易行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种润滑材料及制备方法，特别是一种带有表面微孔硬质模板的含银镍 基润滑材料及制备方法。
技术介绍
随着工业与尖端技术的迅猛发展，许多机械设备需要在极端与苛刻条件下工作。如 航空、航天机械的摩擦副常在高真空、原子氧、强辐照和交变温度环境下工作。常规润 滑油脂在这样的工况下存在严重的辐照降解、真空挥发、原子氧侵蚀失效等方面的问题。 软金属作为固体润滑剂可适用于一些极端工作条件。利用软金属作润滑剂设计发汗合金或者金属陶瓷已有少量报道。刘佐民将 Ag-Cu-Pb-Sn润滑剂浸渍在具有贯通型微孔结构的金属陶瓷烧结体中，利用内贮的润滑 剂向摩擦面的扩散"渗漏"实现润滑。但该金属陶瓷由于渗出的润滑剂质软，在摩擦作用 下擦伤现象严重(王砚军，刘佐民.摩擦学学报，2006, 26(04)， 348-352)。美国Voevodin等研究了将银与陶瓷复合制备硬质涂层，利用银的扩散润滑。由于 银在短时间内全部扩散到表面，复合涂层的寿命相对要短(C.Muratore， A.A.Voevodin, J丄Hu, J.S. Zabinski. Wear， 2006, 261 (7-8): 797-805.)。美国Muratore等在含银复合涂层 表面覆盖TiN作为屏蔽模板限制银的释放，降低了银的消耗，银从基体中通过硬质涂层 本身的缺陷扩散而出，该复合涂层的摩擦系数最低仅达到0.4 (C. Muratore， J丄Hu , A.A. Voevodin. Thin Solid Films, 2007, 515:3638—3643)。美国Basnyat等在TiAlCN硬涂层上激光刻蚀微孔，然后在微孔表面磁控溅射沉积 Mo/MoS2/Ag固体润滑层，微孔仅仅作为润滑剂的存储器，因此向摩擦表面提供有限的 润滑剂，当微孔中的润滑剂耗尽后，涂层失效(P. Basnyat, B. Luster, C. Muratore, et.al. Surface & Coatings Technology, 2008, 203(1-2):73-79)。总之，现有技术的缺陷为，润滑剂的释放无法控制，而使得润滑剂消耗严重，摩擦 表面软质润滑膜由于没有硬质模板的支撑而磨损率高
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能控制润滑剂释放、显著提高表面硬度和耐磨性的带有 表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料及其制备方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为 一种带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材 料，以镍合金为基体，并含有银润滑相；该材料表面带有能控制润滑剂释放，提高硬度 和耐磨性的微孔硬质模板。含有银润滑相的镍合金的各组分及质量百分含量为，Ni: 46.2% 63.6%; Cr: 11.5% 15.9%; W: 9.0% 15.0%; Al: 2.0o/o 6.0o/o; Ti: 3.0% 8.0%; Ag: 5.0% 10.0%; Ce02: 1.0 4.0%;该材料的粉末粒度为2 20pm。硬质模 板的材料为MoN或者Mo2N,模板的厚度为20 30pm。硬质模板表面设置规则排列的 微孔，该微孔直径为150 20(Hmi，深度为20 3(Him，微孔之间距离为400 100(^m, 微孔的面积密度为1.7% 11.2%。带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料的制备方法，包括以下步骤(1) 将金属粉末在球磨机中混合；(2) 将混合后的粉末在钢模中压实后放入石墨模具中真空热压成型；(3) 将热压后的材料进行精磨抛光，然后放入渗金属炉中渗Mo处理；(4) 将渗Mo处理后的材料放入等离子渗氮炉中渗氮；(5) 利用脉冲激光在渗氮处理后的材料表面刻蚀微孔。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为1)本专利技术的材料在室温 600'C温度范围 内具有自润滑以及润滑剂释放可控的优点；2)所带有的微孔表面硬质模板提高了硬度 和耐磨性，将含银镍基材料的硬度提高了 20%以上,弹性模量提高了 90%，室温 600'C 的磨损率降低了 20%以上；3)本专利技术的材料可应用于苛刻环境下的设备，尤其是核设 施、航天器、运载火箭等高技术机械运动部件，具体如空间轴承、涡轮、齿轮、丝杠传 动副等。具体实施例方式本专利技术的一种带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料，以镍合金为基体，并含 有银润滑相；该材料表面带有能控制润滑剂释放，提高承载能力和耐磨性的微孔硬质模 板。该表面通过硬质模板限制银向表面的扩散，以微孔作为银扩散的通道，从而控制润 滑剂的释放。含有银润滑相的镍合金的各组分及质量百分含量为，Ni: 46.2% 63.6%;Cr: 11.4% 15.9%; W: 9.0o/O 15.0o/o; Al: 2.0o/o 6.0o/O; Ti: 3.0o/o 8.0o/o; Ag: 5.0% 10.0%; Ce02: 1.0 4.0%;该材料的粉末粒度为2 20pm。硬质模板的材料为MoN或 者M02N，模板的厚度为20 30nm。硬质模板表面设置规则排列的微孔，该微孔直径为 150 200pm，深度为20 30pm，微孔之间距离为400 I000pm，微孔的面积密度为 1.7% 11.2%。本专利技术的一种带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料的制备方法包括以下步骤(1) 将金属粉末在球磨机中混合；所述金属粉末的成分及其质量百分含量为，Ni: 46.2% 63.6%; Cr: 11.5% 15.9%; W: 9.0% 15.0%; Al: 2.0% 6.0%; Ti: 3.0% 8.0%; Ag: 5.0% 10.0%: Ce02: 1.0 4.0%;球磨转速为150 200r/min，球磨时间为 20~30min。(2) 将混合后的粉末在钢模中压实后放入石墨模具中真空热压成型；热压过程中，真空度为2xlO'5 8xlO-5Pa，保护气氛为氮气，温度为1200 1240°C，正压力为12 16MPa，保温保压时间为20 30min。(3) 将热压后的材料进行精磨抛光，然后放入渗金属炉中渗Mo处理；进行渗Mo 处理时，以纯Mo为源极，源极电压800 1000V，以步骤2中制备的含银镍基润滑材 料为阴极，阴极电压为400 500V;源极与阴极间的距离为20mm;工作气氛为氩气， 压强为40 45Pa，材料表面温度为800 900°C，保温时间为3 4h。(4) 将渗Mo处理后的材料放入等离子渗氮炉中渗氮；进行渗氮处理时，渗氮气氛 为氨气，氨气的压力为80-lOOPa,以等离子渗氮炉的炉罩为阳极，以步骤3中经渗Mo 处理后的含银镍基润滑材料为阴极，阴极电压为450-900V，导通电流为9.5A，阴极材 料表面温度为540°C 570°C,保温时间为4 6h。(5) 利用脉冲激光在渗氮处理后的材料表面刻蚀微孔。进行表面微孔刻蚀时，使用 Nd:YAG激光器，所用脉冲激光的波长为1064nm，脉冲能量为30pJ/脉冲、脉冲宽度为 450ns 500ns、频率范围为l-100Hz，每5个脉冲加工一个微孔。下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的说明实施例l:将金属粉末按组分和质量百分比Ni: 46.2%， Cr: 15.9%, W: 15.0%,Al:6.0%,Ti:5.9%， Ag: 10.0%， Ce02本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带有表面微孔硬质模板的含银镍基润滑材料，其特征在于：以镍合金为基体，并含有银润滑相；该材料表面带有能控制润滑剂释放，提高硬度和耐磨性的微孔硬质模板。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：熊党生，李建亮，董佳龙，洪洋，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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