專利名稱：一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
機(jī)械設(shè)備中摩擦零件在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中占有較大的比重，對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有較大的影響，而摩擦零件工作過程中的潤滑是提高零件壽命、保證機(jī)械設(shè)備能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵。潤滑是減少摩擦、降低磨損的最為有效的措施，一般的方法是使用潤滑油或潤滑脂，但在高溫、真空、高速、低速、重載、不易形成潤滑油膜或油膜易失效等惡劣特殊工況條件下，零部 件一般不易采用潤滑油或潤滑脂進(jìn)行潤滑。隨著現(xiàn)代機(jī)器與機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和負(fù)荷的急劇增高，以及由于縫制、食品、制藥等行業(yè)對安全、衛(wèi)生及防止油污染的要求，研發(fā)具有高耐磨和自潤滑性能的新材料及其制備技術(shù)，以適應(yīng)相關(guān)行業(yè)無油潤滑技術(shù)的發(fā)展具有重要的應(yīng)用價值。迄今銅合金石墨復(fù)合材料是廣泛應(yīng)用于縫制、食品、制藥等機(jī)械摩擦零件軸套用金屬基自潤滑復(fù)合材料之一，而粉末冶金制備技術(shù)因?yàn)榫哂谐杀据^低和容易復(fù)合特點(diǎn)是制備銅合金基石墨自潤滑復(fù)合材料的主要技術(shù)。然而，傳統(tǒng)粉末冶金銅合金石墨自潤滑材料同一般燒結(jié)材料一樣，強(qiáng)度低、韌性差，當(dāng)溫度高于300°C后，其基體強(qiáng)度明顯下降，耐磨性降低。當(dāng)其作為自潤滑復(fù)合材料應(yīng)用時，不僅需要高的耐磨性能，而且需要兼具優(yōu)異的自潤滑功能，這需要進(jìn)行金屬基體和固體潤滑相兩方面組成的協(xié)同匹配設(shè)計(jì)，以便形成高強(qiáng)度高耐磨自潤滑的銅合金基復(fù)合新材料。然而，粉末冶金制備材料的高耐磨性能與高自潤性能之間存在著競爭關(guān)系，即高自潤滑性能的提高是建立在材料中固體潤滑相的比例增加的基礎(chǔ)上的，當(dāng)提高固體潤滑相的比例時，往往會降低材料的力學(xué)性能，使壓潰強(qiáng)度、密度和硬度降低，造成材料的耐磨性能降低。所以，低成本制備具有高耐磨的新型銅合金基復(fù)合自潤滑材料的技術(shù)亟待發(fā)展。近年來由于納米技術(shù)和納米材料的快速發(fā)展，利用納米材料具有的超潤滑性能和增強(qiáng)耐磨作用等特點(diǎn)結(jié)合傳統(tǒng)粉末冶金制備技術(shù)的特點(diǎn)，制備同時具有高耐磨和高潤滑性能的復(fù)合材料，成為了技術(shù)研究的發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種兼具高耐磨和高自潤滑性能的新型銅合金基自潤滑復(fù)合材料及其制備方法，目的在于利用粉末冶金制備技術(shù)，通過材料的各種成分組成科學(xué)設(shè)計(jì)，發(fā)揮銅合金基體、增強(qiáng)相、固體潤滑相和孔隙的協(xié)同匹配效應(yīng)，研究獲得具有滿足不同應(yīng)用工況條件下無油潤滑摩擦零件用新型銅合金基自潤滑復(fù)合材料及其制備先進(jìn)技術(shù)。
本發(fā)明的一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Ni擴(kuò)10%、Sm2O3O. 5 1%、MoS2O. 5 1%、Ag 0 1%、CaF20 2%、Al2O3I 2%、W 0 3%、鍍鎳石墨 I 3%、鍍銅碳纖維I. Γ3. 0%、造孔劑NH4HCO3Ol. 8%、ZQSn663錫青銅粉末73. 7 81. 5%，其密度為4. 71 6. 54g/cm3，硬度為30 58HV，壓潰強(qiáng)度99 222MPa，摩擦系數(shù)為O. 15 O. 06。其中，所述的ZQSn663錫青銅粉末的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn5 7%，Sn5>/o,Pb2 4%，余量為銅；所述的鍍銅碳纖維直徑為f2ym，長度為f2mm。本發(fā)明的一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
Cl)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為30(T400r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 1 ;其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行(a)分別稱取Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、Al203、W、鍍鎳石墨、鍍銅碳纖維、造孔劑NH4HCO3^PZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為Ni 9 10%、Sm2O3O. 5 1%、MoS2O. 5 1%、Ag (Tl%、CaF2(T2%、Α12031 2%、W (Γ3%、鍍鎳石墨 3%、鍍銅碳纖維 I. Γ3. 0%、造孔劑NH4HC030"2. 8%、ZQSn663 錫青銅粉末 73. 7 8 L 5% ；
(b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663錫青銅粉按質(zhì)量比I:I濕混5 8h，形成中間合金粉末；
(c)將稱取好的W粉和ZQSn663錫青銅粉按質(zhì)量比為I:1干混5 8h，形成中間合金粉
末；
Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱取好的Ni、Sm203、MoS2, Ag、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末干混6 8h，待混合均勻成為壓制樣品用粉末；
(e)取稱取好的鍍銅碳纖維，將其切割成長度為f 2mm的短碳纖維，用體積比為I :1的甘油和酒精配成溶液，用磁力攪拌器將碳纖維泡在溶液中攪拌5lh，使碳纖維相互分散開來，然后用蒸餾水洗凈；
Cf)將步驟(e)處理好的鍍銅碳纖維與步驟(d)混合均勻的粉末放在容器中形成復(fù)合合金粉末，再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量O. 5^1%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，加入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌8h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘箱里，80°C烘干；然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混4 6h ；
(g)將稱取好的造孔劑NH4HCO3加入步驟(f)中干混5飛h，成為冶金用復(fù)合粉末；
(2)樣品壓制根據(jù)粉末的松裝密度和設(shè)定的燒結(jié)密度稱料，樣品在液壓機(jī)上進(jìn)行雙向壓制，壓制過程中保證均勻、緩慢的進(jìn)行加壓和釋壓過程，然后達(dá)到預(yù)定壓制壓力563MPa后保壓lmin，以便氣體能夠順利排出，同時保證粉末在型腔中充分填實(shí)；
(3)樣品的燒結(jié)壓制好的樣品在管式爐氫氣保護(hù)氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)氫氣壓力為O. 7 O. 8MPa，以3°C /min的升溫速度加熱到600°C后保溫lh，然后以3°C /min的升溫速度加熱到940°C進(jìn)行保溫?zé)Y(jié)4h，然后斷電，在不斷保護(hù)氣氛的條件下，隨爐水冷卻到樣品區(qū)溫度低于200°C后樣品出爐；
(4)對燒結(jié)完成后的樣品進(jìn)行熱浸復(fù)合PTFE:將水浴鍋加熱到50°C 70°C，再將燒結(jié)好的樣品放在裝有PTFE液體的燒杯中，將燒杯放入水浴鍋中熱浸I. 5h，將熱浸好的樣品取出，放在烘干箱中120°C烘干制備得復(fù)合材料；若造孔劑添加量為0，則不需進(jìn)行此步驟。
本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果在于
本發(fā)明的原理在于從材料設(shè)計(jì)角度出發(fā)，在銅合金基體中添加Ni、W、納米Al2O3、碳纖維、稀土氧化物等增強(qiáng)基體料的耐磨性，同時，添加鍍鎳石墨、二硫化鑰、Ag、CaF2等固體潤滑相提高材料的自潤滑性能，形成科學(xué)的成分組成，在優(yōu)化了的粉末冶金制備工藝下，制備出具有良好力學(xué)性能和自潤滑性能的復(fù)合材料和多孔燒結(jié)材料。對于多孔燒結(jié)材料，利用含有超細(xì)增強(qiáng)自潤滑相的液體材料進(jìn)行封孔協(xié)和處理，獲得固體潤滑相的總含量達(dá)到3(Γ40%的具有較高耐磨性和更好自潤滑性能的新材料復(fù)合制備技術(shù)。本發(fā)明方法能夠環(huán)保、低成本利用粉末冶金燒結(jié)和復(fù)合熱浸封孔技術(shù)相結(jié)合的方法制備具有高強(qiáng)度、高耐磨和自潤滑性能的新型銅合金基復(fù)合自潤滑材料。通過成分和技術(shù)調(diào)控，制備的復(fù)合自潤滑材料的密度達(dá)到4. 7Γ6. 74g/cm3、硬度達(dá)到3(T58HV、壓潰強(qiáng)度99 222MPa、摩擦系數(shù)達(dá)到O. 15^0. 06的銅合金基復(fù)合自潤滑材料，從而滿足不同工況條件下(如高速輕載、低速重載)對摩擦軸套自潤滑材料的需求。本發(fā)明制備的新型復(fù)合材料兼具高的耐磨性能和良好的自潤滑性能，具有重要的應(yīng)用價值。


圖I為本發(fā)明的樣品燒結(jié)工藝曲線 圖2為實(shí)施例5制備的含2. 5wt. %鍍銅碳纖維復(fù)合材料樣品的掃描電鏡照片；
圖3為實(shí)施例9制備的含I. 8wt. %NH4HC03復(fù)合材料樣品的掃描電鏡形貌 圖4為含I. 8wt. %NH4HC03復(fù)合材料樣品在500C (a)、60°C (b)和70°C (c)下熱浸PTFE后復(fù)合材料樣品的掃描形貌圖； 圖5為實(shí)施例9制備的含I. 8wt. %NH4HC03復(fù)合材料樣品在60°C下熱浸PTFE后樣品的線掃描 圖6為實(shí)施例9制備的含I. 8wt. %NH4HC03復(fù)合材料樣品在60°C下熱浸PTFE后樣品的X射線衍射分析；
圖7為樣品在60°C下熱浸PTFE (a)和沒有熱浸PTFE (b)復(fù)合材料樣品的摩擦系數(shù)隨時間變化對比 圖8為樣品在60°C下熱浸PTFE (a)和沒有熱浸PTFE (b)復(fù)合材料樣品磨損后的掃描形貌圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明實(shí)施例中密度及孔隙率測定按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB5123-1985執(zhí)行，測硬度的儀器名稱型號450SVD維氏硬度儀，測壓潰強(qiáng)度的儀器名稱型號LJ-3000A型機(jī)械式拉伸試驗(yàn)機(jī)，測摩擦系數(shù)的儀器名稱型號MG-2000型高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。實(shí)施例I
制備一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Nil0%、Sm203l%、MoS2l%、Agl%、CaF2l%、Al2032%、W3%、鍍鎳石墨 3%、ZQSn663 錫青銅粉末(ZQSn663 錫青銅粉末中化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn5%，Sn5%，Pb2%，銅88%) 78%，其性能如表I所示，制備方法如下(1)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 :1，有利于攪拌與均勻混合；其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行
Ca)分別稱取Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、Al203、W、鍍鎳石墨和ZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為 NilO%、Sm203l%、MoS2l%、Agl%、CaF2l%、Al2032%、W3%、鍍鎳石墨 3%、ZQSn663錫青銅粉末78% ；
(b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比I:1放入混料桶中，加入適量的無水乙醇作為研磨介質(zhì)，密封后放進(jìn)球磨機(jī)中進(jìn)行滾動混合，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速400r/min濕混7h后取出，室溫干燥、破碎、過200目篩后形成中間合金粉末待用；
(c)將稱取好的W粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1干混6h，形成中間合金粉末； Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱
取好的Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末，干混6h，待混合均勻成為壓制樣品用合金粉末；再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量O. 5%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，力口入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌8h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘干箱里，80°C烘干2h，然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混4h ；
(2)樣品壓制a、稱料根據(jù)粉末的松裝密度和設(shè)定的燒結(jié)密度稱料；b、裝模將稱量的粉末輕輕的裝入模具中，用適力敲擊和震動的方法使粉末盡量在模腔中分布均勻、平整，以保證壓料過程的順利進(jìn)行；c、壓制在液壓機(jī)上進(jìn)行雙向壓制，預(yù)定壓制力為563MPa，緩慢操作保證一定的下壓量，并且為了使壓力傳遞的更均勻和孔隙中空氣有足夠時間逸出，在達(dá)到563MPa時保壓lmin ;d、脫模在去除壓力后，用專用頂桿將試樣從模具中頂出，待燒結(jié)；
(3)樣品的燒結(jié)壓制好的樣品在管式爐氫氣保護(hù)氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)氫氣壓力為
O.7 O. 8MPa，樣品放在不銹鋼燒結(jié)用舟中，用Al2O3砂子覆蓋樣品后，推入爐膛中間部位，關(guān)閉爐門，接通電源以3°C/min的升溫速度加熱到600°C后保溫lh，讓硬脂酸鋅逐漸分解和揮發(fā)，避免燒結(jié)體表面開裂、起泡、翹曲變形，再以3°C /min的升溫速度加熱到940°C保溫4h，然后斷電，在不斷保護(hù)氣氛的條件下，將樣品滑到預(yù)先用水冷內(nèi)罩的爐頂部位，通水隨爐冷卻至爐溫顯示溫度350°C以下(實(shí)際樣品區(qū)域溫度低于200°C)，關(guān)閉氫氣后樣品出爐。圖I為樣品的燒結(jié)工藝曲線圖。 實(shí)施例2
制備一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Nil0%、Sm203l%、MoS2l%、Agl%、CaF2l%、Al2032%、W 3%、鍍鎳石墨 3%、鍍銅碳纖維(直徑為 I μ m) L l%、ZQSn663錫青銅粉末(ZQSn663錫青銅粉末中化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn5%，Sn5%，Pb2%，銅88%)76. 9%，其性能如表I所示，其制備方法如下
Cl)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 :1，有利于攪拌與均勻混合；其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行
Ca)分別稱取Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、Al203、W、鍍鎳石墨、鍍銅碳纖維和ZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為Ni 10%、Sm203l%、MoS2l%、Agl%、CaF2l%、Al2032%、W 3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維I. 1%、ZQSn663錫青銅粉末76. 9% ；(b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比I:1放入混料桶中，加入適量的無水乙醇作為研磨介質(zhì)，密封后放進(jìn)球磨機(jī)中進(jìn)行滾動混合，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速400r/min濕混7h后取出，室溫干燥、破碎、過200目篩后形成中間合金粉末待用；
(c)將稱取好的W粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1干混6h，形成中間合金粉末； Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱
取好的Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末，干混6h，待混合均勻成為壓制樣品用粉末；
(e)取稱取好的鍍銅碳纖維，將其切割成長度為Imm的短碳纖維，用體積比為I :1的甘油和酒精配成溶液，用磁力攪拌器將碳纖維泡在溶液中攪拌8h，使碳纖維相互分散開來，然后用蒸餾水洗凈；
Cf)將步驟(e)處理好的鍍銅碳纖維與步驟(d)混合均勻的粉末放在容器中形成復(fù)合合金粉末，再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量O. 5%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，加入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌8h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘干箱里，80°C烘干2h，然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混4h ；
步驟(2)、步驟(3)與實(shí)施例I的步驟(2)、步驟(3)相同。實(shí)施例3
制備一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Nil0%、Sm203l%、MoS2l%、Agl%、CaF2l%、Al2032%、W 3%、鍍鎳石墨 3%、鍍銅碳纖維(直徑為 I μ m) L6%、ZQSn663錫青銅粉末(ZQSn663錫青銅粉末中化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn5%，Sn5%，Pb2%，銅88%)76. 4%，其性能如表I所示，制備方法如下
Cl)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 :1，有利于攪拌與均勻混合；其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行
Ca)分別稱取Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、Al203、W、鍍鎳石墨、鍍銅碳纖維和ZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為Ni 10%、Sm203l%、MoS2l%、Agl%、CaF2l%、Al2032%、W 3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維2. 0%、ZQSn663錫青銅粉末76. 4% ；
(b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1放入混料桶中，加入適量的無水乙醇作為研磨介質(zhì)，密封后放進(jìn)球磨機(jī)中進(jìn)行滾動混合，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速400r/min濕混7h后取出，室溫干燥、破碎、過200目篩后形成中間合金粉末待用；
(c)將稱取好的W粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1干混6h，形成中間合金粉末； Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱
取好的Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末，干混6h，待混合均勻成為壓制樣品用粉末；
(e)取稱取好的鍍銅碳纖維，將其切割成長度為Imm的短碳纖維，用體積比為I :1的甘油和酒精配成溶液，用磁力攪拌器將碳纖維泡在溶液中攪拌8h，使碳纖維相互分散開來，然后用蒸餾水洗凈；
Cf)將步驟(e)處理好的鍍銅碳纖維與步驟(d)混合均勻的粉末放在容器中形成復(fù)合合金粉末，再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量O. 5%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，加入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌8h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘干箱里，80°C烘干2h，然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混6h ；
步驟(2)、步驟(3)與實(shí)施例I的步驟(2)、步驟(3)相同。實(shí)施例4
制備一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Nil0%、Sm203l%、MoS2l%、Agl%、CaF2l%、Al2032%、W 3%、鍍鎳石墨 3%、鍍銅碳纖維(直徑為 I μ m) 2. 0%、ZQSn663錫青銅粉末(ZQSn663錫青銅粉末中化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn5%，Sn5%，Pb2%，銅88%)76. 0%，其性能如表I所示，制備方法如下
Cl)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 :1，有利于攪拌與均勻混合；其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行
Ca)分別稱取Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、Al203、W、鍍鎳石墨、鍍銅碳纖維和ZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為Ni 10%、Sm203l%、MoS2l%、Agl%、CaF2l%、Al2032%、W 3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維2. 5%、ZQSn663錫青銅粉末76. 0% ；
(b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1放入混料桶中，加入適量的無水乙醇作為研磨介質(zhì)，密封后放進(jìn)球磨機(jī)中進(jìn)行滾動混合，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速400r/min濕混7h后取出，室溫干燥、破碎、過200目篩后形成中間合金粉末待用；
(c)將稱取好的W粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1干混6h，形成中間合金粉末； Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱
取好的Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末，干混6h，待混合均勻成為壓制樣品用粉末；
(e)取稱取好的鍍銅碳纖維，將其切割成長度為Imm的短碳纖維，用體積比為I :1的甘油和酒精配成溶液，用磁力攪拌器將碳纖維泡在溶液中攪拌8h，使碳纖維相互分散開來，然后用蒸餾水洗凈；
Cf)將步驟(e)處理好的鍍銅碳纖維與步驟(d)混合均勻的粉末放在容器中形成復(fù)合合金粉末，再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量O. 5%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，加入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌8h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘干箱里，80°C烘干2h，然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混6h ；
步驟(2)、步驟(3)與實(shí)施例I的步驟(2)、步驟(3)相同。實(shí)施例5
制備一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Nil0%、Sm203l%、MoS2l%、Agl%、CaF2l%、Al2032%、W 3%、鍍鎳石墨 3%、鍍銅碳纖維(直徑為 I μ m) 2. 5%、ZQSn663錫青銅粉末(ZQSn663錫青銅粉末中化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn5%，Sn5%，Pb2%，銅88%)75. 5%，其性能如表I所示，制備方法如下
Cl)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 :1，有利于攪拌與均勻混合；其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行
Ca)分別稱取Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、Al203、W、鍍鎳石墨、鍍銅碳纖維和ZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為Ni 10%、Sm203l%、MoS2l%、Agl%、CaF2l%、Al2032%、W 3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維3. 0%、ZQSn663錫青銅粉末75. 5% ；(b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1放入混料桶中，加入適量的無水乙醇作為研磨介質(zhì)，密封后放進(jìn)球磨機(jī)中進(jìn)行滾動混合，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速400r/min濕混7h后取出，室溫干燥、破碎、過200目篩后形成中間合金粉末待用；
(c)將稱取好的W粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量百分比為I:I干混6h，形成中間合金粉
末；
Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱取好的Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末，干混6h，待混合均勻成為壓制樣品用粉末；
(e)取稱取好的鍍銅碳纖維，將其切割成長度為Imm的短碳纖維，用體積比為I :1的甘油和酒精配成溶液，用磁力攪拌器將碳纖維泡在溶液中攪拌8h，使碳纖維相互分散開來，然后用蒸餾水洗凈； Cf)將步驟(e)處理好的鍍銅碳纖維與步驟(d)混合均勻的粉末放在容器中形成復(fù)合合金粉末，再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量O. 5%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，加入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌8h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘干箱里，80°C烘干2h，然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混5h ；
步驟(2)、步驟(3)與實(shí)施例I的步驟(2)、步驟(3)相同。實(shí)施例6
制備一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Nil0%、Sm203l%、MoS2l%、Agl%、CaF2l%、Al2032%、W 3%、鍍鎳石墨 3%、鍍銅碳纖維(直徑為 I μ m) 3. 0%、ZQSn663錫青銅粉末(ZQSn663錫青銅粉末中化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn5%，Sn5%，Pb2%，銅88%)75. 0%，其性能如表I所示，制備方法如下
Cl)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 :1，有利于攪拌與均勻混合；其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行
Ca)分別稱取Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、Al203、W、鍍鎳石墨、鍍銅碳纖維和ZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為Ni 10%、Sm203l%、MoS2l%、Agl%、CaF2l%、Al2032%、W 3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維3. 0%、ZQSn663錫青銅粉末75. 0% ；
(b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1放入混料桶中，加入適量的無水乙醇作為研磨介質(zhì)，密封后放進(jìn)球磨機(jī)中進(jìn)行滾動混合，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速400r/min濕混7h后取出，室溫干燥、破碎、過200目篩后形成中間合金粉末待用；
(c)將稱取好的W粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量百分比為I:I干混6h，形成中間合金粉
末；
Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱取好的Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末，干混6h，待混合均勻成為壓制樣品用粉末；
(e)取稱取好的鍍銅碳纖維，將其切割成長度為Imm的短碳纖維，用體積比為I :1的甘油和酒精配成溶液，用磁力攪拌器將碳纖維泡在溶液中攪拌8h，使碳纖維相互分散開來，然后用蒸餾水洗凈；
Cf)將步驟(e)處理好的鍍銅碳纖維與步驟(d)混合均勻的粉末放在容器中形成復(fù)合合金粉末，再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量O. 5%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，加入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌8h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘干箱里，80°C烘干2h，然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混5h ；
步驟(2)、步驟(3)與實(shí)施例I的步驟(2)、步驟(3)相同。表I為其它成分相同，鍍銅碳纖維(Cf)含量不同的制備的新型銅合金基復(fù)合自潤滑材料的力學(xué)性能及摩擦性能，從表I可以看出，隨著碳纖維含量的增加，制備的復(fù)合材料的孔隙率呈增加趨勢，而且碳纖維的加入提高了材料的硬度、壓潰強(qiáng)度。當(dāng)碳纖維達(dá)到
2.5wt. %時，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最好，硬度達(dá)到58HV，壓潰強(qiáng)度值達(dá)到222MPa。在40N載荷下，以轉(zhuǎn)速為250r/min與淬火鋼(表面硬度HRC60)室溫滑動摩擦20分鐘摩擦實(shí)驗(yàn)表明，在鍍銅碳纖維含量在(Γ2. 5wt. %范圍內(nèi)復(fù)合材料的磨損量隨著加入碳纖維含量的增加由12mg逐漸減小到4mg，在碳纖維為3wt.%時，磨損量又呈上升趨勢。而摩擦系數(shù)隨之呈現(xiàn)降低趨勢由O. 21降低到了 O. 06。本實(shí)施例制備的新型銅合金復(fù)合自潤滑材料，具有不同的·力學(xué)性能和摩擦系數(shù)，其中具有最高耐磨性能和低摩擦系數(shù)O. 09的樣品，適用于邊界潤滑狀態(tài)下的高效潤滑，可以應(yīng)用于低速重載條件下的高精度摩擦零件。圖2為實(shí)施例5制備的含2. 5wt. %鍍銅碳纖維復(fù)合材料樣品的掃描電鏡照片，能夠從圖中觀察到銅合金基體、固體潤滑相和空隙的分布情況。表I
麵·mmmm mm
% HV 弓嫉 / nig BMkMPa
魏側(cè)1 Bi(Q=Cfti) 04 W.O 38 151 12 0.2! 纖,12 C1(Q=IlwtIi) 6 54 114 50 172 8 2 OJ 5 讓,13 QOl648 13 I 55 201 5 2 O 13
議例4 €3(Q=2 O Wt %) 6 42 20.3 56 210 4 S 011 ;施調(diào) 5 <-(Q=2 5wt %) 6 30 23.6 58 222 4 O O 09
'.....麗--C3(C^f￥wt%).........................SM................ ~1Q...............................54......—.....................180.....................—5J— ~0W
實(shí)施例7
制備一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為NilO%、Sm203l%、MoS21%, CaF21%, Al2032%、W3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維(直徑為2 μ m) 2. 5%、造孔劑NH4HCO3L 0%、ZQSn663錫青銅粉末(ZQSn663錫青銅粉末中化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn7%，Sn7%，Pb4%，銅82%) 75. 5%，其性能如表2所示，制備方法如下
(I)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 :1，有利于攪拌與均勻混合；其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行
Ca)分別稱取Ni、Sm203、MoS2, CaF2, A1203、W、鍍鎳石墨、鍍銅碳纖維、造孔劑NH4HCO3和ZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為NilO%、Sm2O31%> MoS21%, CaF21%,Al2032%、W3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維2. 5%、造孔劑NH4HCO3L 0%、ZQSn663錫青銅粉末75. 5% ；(b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1濕混8h，形成中間合金粉末；
(c)將稱取好的W粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1干混8h，形成中間合金粉末； Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱
取好的Ni、Sm203、MoS2、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末，倒入含有鋼球和彈簧的混料筒里，密封后裝入球磨機(jī)中干混6h待用；
(e)取稱取好的鍍銅碳纖維，將其切割成長度約為2mm的短碳纖維，用體積比為I :1的甘油和酒精配成溶液，用磁力攪拌器將碳纖維泡在溶液中攪拌6h，使碳纖維相互分散開來，然后用蒸餾水洗凈；
Cf)將步驟(e)處理好的鍍銅碳纖維與步驟(d)混合均勻的粉末放在容器中形成復(fù)合 合金粉末，再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量1%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，加入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌7h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘干箱里，80°C烘干2h，然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混5h ；
(g)將稱取好的造孔劑NH4HCO3加入步驟(f)制備的粉末中球磨干混5h，然后破碎過200目篩,成為粉末冶金復(fù)合粉末；
(2)樣品壓制a、稱料根據(jù)粉末的松裝密度和設(shè)定的燒結(jié)密度稱料；b、裝模將稱量的粉末輕輕的裝入模具中，用適力敲擊和震動的方法使粉末盡量在模腔中分布均勻、平整，以保證壓料過程的順利進(jìn)行；c、壓制在液壓機(jī)上進(jìn)行雙向壓制，預(yù)定壓制力為563MPa，緩慢操作保證一定的下壓量，并且為了使壓力傳遞的更均勻和孔隙中空氣有足夠時間逸出，在達(dá)到563MPa時保壓lmin ;d、脫模在去除壓力后，用專用頂桿將試樣從模具中頂出，待燒結(jié)；
(3)樣品的燒結(jié)壓制好的樣品在管式爐氫氣保護(hù)氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)氫氣壓力為
O.7 O. 8MPa，樣品放在不銹鋼燒結(jié)用舟中，用Al2O3砂子覆蓋樣品后，推入爐膛中間部位，關(guān)閉爐門，接通電源以3°C /min的升溫速度加熱到600°C后保溫lh，讓硬脂酸鋅逐漸分解和揮發(fā)，避免燒結(jié)體表面開裂、起泡、翹曲變形，再以3°C /min的升溫速度加熱到940°C保溫4h，然后斷電，在不斷保護(hù)氣氛的條件下，將樣品滑到預(yù)先用水冷內(nèi)罩的爐頂部位，通水隨爐冷卻至爐溫顯示溫度350°C以下(實(shí)際樣品區(qū)域溫度低于200°C)，關(guān)閉氫氣后樣品出爐；
(4)熱浸復(fù)合PTFE:將樣品放在烘干箱中120°C烘干lh，以免樣品的孔隙中存在水分，影響PTFE熱浸的質(zhì)量。將水浴鍋加熱到60°C，再將樣品放在裝有PTFE液體的燒杯中，將燒杯放入水浴鍋熱浸I. 5h，將熱浸好的樣品取出，放在烘干箱中120°C烘干，制備成為新型銅合金基復(fù)合自潤滑材料。實(shí)施例8
制備一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Nil0%、Sm203l%、MoS21%, CaF21%, Al2032%、W3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維(直徑為2 μ m) 2. 5%、造孔劑NH4HCO3L 4%、ZQSn663錫青銅粉末(ZQSn663錫青銅粉末中化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn7%，Sn7%，Pb4%，銅82%) 75. 1%，其性能如表I所示，其制備方法如下
(I)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 :1，有利于攪拌與均勻混合；其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行(a)分別稱取Ni、Sm2O3>MoS2, CaF2, A1203、W、鍍鎳石墨、鍍銅碳纖維、造孔劑NH4HCO3和ZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為NilO%、Sm2O31%> MoS21%, CaF21%,Al2032%、W3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維2. 5%、造孔劑NH4HCO3L 4%、ZQSn663錫青銅粉末75. 1% ；
(b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1濕混8h，形成中間合金粉末；
(c)將稱取好的W粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1干混8h，形成中間合金粉末； Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱
取好的Ni、Sm203、MoS2、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末，倒入含有鋼球和彈簧的混料筒里，密封后裝入球磨機(jī)中干混6h待用；
(e)取稱取好的鍍銅碳纖維，將其切割成長度為2mm的短碳纖維，用體積比為I :1的甘油和酒精配成溶液，用磁力攪拌器將碳纖維泡在溶液中攪拌6h，使碳纖維相互分散開來，然后用蒸餾水洗凈；
Cf)將步驟(e)處理好的鍍銅碳纖維與步驟(d)混合均勻的粉末放在容器中形成復(fù)合合金粉末，再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量1%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，加入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌7h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘干箱里，80°C烘干2h ；
(g)將稱取好的造孔劑NH4HCO3加入步驟(f)中球磨干混5h，然后破碎過200目篩，成為粉末冶金復(fù)合粉末，然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混5h ；
步驟(2)、(3)、(4)與實(shí)施例7的步驟(2)、(3)、(4)相同。實(shí)施例9
制備一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為NilO%、Sm203l%、MoS21%, CaF21%, Al2032%、W3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維(直徑為2 μ m) 2. 5%、造孔劑NH4HCO3L 8%、ZQSn663錫青銅粉末(ZQSn663錫青銅粉末中化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn7%，Sn7%，Pb4%，銅82%) 74. 7%，其性能如表I所示，其制備方法如下
(I)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 :1，有利于攪拌與均勻混合；其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行
Ca)分別稱取Ni、Sm203、MoS2, CaF2, A1203、W、鍍鎳石墨、鍍銅碳纖維、造孔劑NH4HCO3和ZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為NilO%、Sm2O31%> MoS21%, CaF21%,Al2032%、W3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維2. 5%、造孔劑NH4HCO3L 8%、ZQSn663錫青銅粉末74. 7% ；
(b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1濕混8h，形成中間合金粉末；
(c)將稱取好的W粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1干混8h，形成中間合金粉末； Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱
取好的Ni、Sm203、MoS2、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末，倒入含有鋼球和彈簧的混料筒里，密封后裝入球磨機(jī)中干混6h待用；
(e)取稱取好的鍍銅碳纖維，將其切割成長度為2mm的短碳纖維，用體積比為I :1的甘油和酒精配成溶液，用磁力攪拌器將碳纖維泡在溶液中攪拌6h，使碳纖維相互分散開來，然后用蒸餾水洗凈；
Cf)將步驟(Θ)處理好的鍍銅碳纖維與步驟(d)混合均勻的粉末放在容器中形成復(fù)合合金粉末，再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量1%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，加入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌7h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘干箱里，80°C烘干2h，然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混5h ；
(g)將稱取好的造孔劑NH4HCO3加入步驟(f)制備的粉末中球磨干混5h，然后破碎過200目篩,成為粉末冶金復(fù)合粉末；
步驟(2)、(3)、(4)與實(shí)施例7的步驟(2)、(3)、(4)相同。實(shí)施例10
制備一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Nil0%、Sm203l%、MoS21%, CaF21%, Al2032%、W3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維(直徑為2 μ m) 2. 5%、造孔劑NH4HC032. 2%、ZQSn663錫青銅粉末(ZQSn663錫青銅粉末中化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn7%，Sn7%，Pb4%，銅82%) 74. 3%，其性能如表2所示，制備方法如下
Cl)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 :1，有利于攪拌與均勻混合；其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行
Ca)分別稱取Ni、Sm203、MoS2, CaF2, A1203、W、鍍鎳石墨、鍍銅碳纖維、造孔劑NH4HCO3和ZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為NilO%、Sm2O31%> MoS21%, CaF21%,Al2032%、W3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維2. 5%、造孔劑NH4HC032. 2%、ZQSn663錫青銅粉末74. 3% ；
(b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1濕混8h，形成中間合金粉末；
(c)將稱取好的W粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1干混8h，形成中間合金粉末； Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱
取好的Ni、Sm203、MoS2、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末，倒入含有鋼球和彈簧的混料筒里，密封后裝入球磨機(jī)中干混6h待用；
(e)取稱取好的鍍銅碳纖維，將其切割成長度為2mm的短碳纖維，用體積比為I :1的甘油和酒精配成溶液，用磁力攪拌器將碳纖維泡在溶液中攪拌6h，使碳纖維相互分散開來，然后用蒸餾水洗凈；
Cf)將步驟(e)處理好的鍍銅碳纖維與步驟(d)混合均勻的粉末放在容器中形成復(fù)合合金粉末，再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量1%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，加入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌7h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘干箱里，80°C烘干2h，然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混5h ；
(g)將稱取好的造孔劑NH4HCO3加入步驟(f)制備的粉末中球磨干混5h，然后破碎過200目篩,成為粉末冶金復(fù)合粉末；
步驟(2)、(3)、(4)與實(shí)施例7的步驟(2)、(3)、(4)相同。實(shí)施例11
制備一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為NilO%、Sm203l%、MoS21%, CaF21%, Al2032%、W3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維(直徑為2 μ m) 2. 5%、造孔劑NH4HC032. 8%、ZQSn663錫青銅粉末(ZQSn663錫青銅粉末中化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn7%,Sn7%, Pb4%，銅82%) 73. 7%，其性能如表2所示，制備方法如下
(I)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 :1，有利于攪拌與均勻混合；其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行
Ca)分別稱取Ni、Sm203、MoS2, CaF2, A1203、W、鍍鎳石墨、鍍銅碳纖維、造孔劑NH4HCO3和ZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為NilO%、Sm2O31%> MoS21%, CaF21%,Al2032%、W3%、鍍鎳石墨3%、鍍銅碳纖維2. 5%、造孔劑NH4HC032. 8%、ZQSn663錫青銅粉末73. 7% ；
(b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1濕混5、h，形成中間合金粉末；
(c)將稱取好的W粉和ZQSn663青銅粉按質(zhì)量比為I:1干混8h，形成中間合金粉末； Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱
取好的Ni、Sm203、MoS2、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末，倒入含有鋼球和彈簧的混料筒里，密封后裝入球磨機(jī)中干混6h待用；
(e)取稱取好的鍍銅碳纖維，將其切割成長度為2mm的短碳纖維，用體積比為I :1的甘油和酒精配成溶液，用磁力攪拌器將碳纖維泡在溶液中攪拌6h，使碳纖維相互分散開來，然后用蒸餾水洗凈；
Cf)將步驟(e)處理好的鍍銅碳纖維與步驟(d)混合均勻的粉末放在容器中形成復(fù)合合金粉末，再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量1%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，加入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌7h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘干箱里，80°C烘干2h，然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混5h ；
(g)將稱取好的造孔劑NH4HCO3加入步驟(f)制備的粉末中球磨干混5h，然后破碎過200目篩,成為粉末冶金復(fù)合粉末；
步驟(2)、(3)、(4)與實(shí)施例7的步驟(2)、(3)、(4)相同。表2為不同含量NH4HCO3造孔劑燒結(jié)樣品的力學(xué)性能，從表中的數(shù)據(jù)可以看到，隨著造孔劑體含量的不斷增加，燒結(jié)的五組樣品的密度呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，氣孔率呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢，在NH4HCO3S I. 8wt. %時，樣品的密度最大，硬度和壓潰強(qiáng)度最大分別為35. 5HV和148MPa，氣孔率達(dá)到32%，具有最好的綜合性能。表權(quán)利要求
1.一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其特征在于其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Ni9 10%、Sm2O3O. 5 1%、MoS2O. 5 1%、Ag 0 1%、CaF20 2%、Al2O3I 2%、W 0 3%、鍍鎳石墨 I 3%、鍍銅碳纖維I. Γ3. 0%、造孔劑NH4HCO3Ol. 8%、ZQSn663錫青銅粉末73. 7 81. 5%，其密度為4. 71 6. 54g/cm3，硬度為30 58HV，壓潰強(qiáng)度99 222MPa，摩擦系數(shù)為O. 15 O. 06。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其特征在于所述的ZQSn663錫青銅粉末的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Zn5 7%，Sn5 7%，Pb2 4%，余量為銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料，其特征在于所述的鍍銅碳纖維直徑為I 2 μ m,長度為I 2mm。
4.一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 Cl)混料用料筒在混料機(jī)上進(jìn)行料粉的混合，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為30(T400r/min，料筒中加入鋼球和彈簧組成磨料，使磨料與冶金用復(fù)合粉末的體積比為7 1 ;其中冶金用復(fù)合粉末混料按以下步驟進(jìn)行 (a)分別稱取Ni、Sm203、MoS2、Ag、CaF2、Al203、W、鍍鎳石墨、鍍銅碳纖維、造孔劑NH4HCO3^PZQSn663錫青銅粉末待用，稱取量按質(zhì)量百分比計(jì)為Ni 9 10%、Sm2O3O. 5 1%、MoS2O. 5 1%、Ag (Tl%、CaF2(T2%、Α12031 2%、W (Γ3%、鍍鎳石墨 3%、鍍銅碳纖維 I. Γ3. 0%、造孔劑NH4HC030"2. 8%、ZQSn663 錫青銅粉末 73. 7 8 L 5% ； (b)將稱取好的納米Al2O3粉和ZQSn663錫青銅粉按質(zhì)量比I:I濕混5 8h，形成中間合金粉末； (c)將稱取好的W粉和ZQSn663錫青銅粉按質(zhì)量比為I:1干混5 8h，形成中間合金粉末； Cd)取步驟(b)的納米Al2O3中間合金粉末和步驟(c)的W粉中間合金粉末,再加入稱取好的Ni、Sm203、MoS2, Ag、CaF2、鍍鎳石墨和剩余的ZQSn663錫青銅粉末干混6 8h，待混合均勻成為壓制樣品用粉末； (e)取稱取好的鍍銅碳纖維，將其切割成長度為f 2mm的短碳纖維，用體積比為I :1的甘油和酒精配成溶液，用磁力攪拌器將碳纖維泡在溶液中攪拌5lh，使碳纖維相互分散開來，然后用蒸餾水洗凈； Cf)將步驟(e)處理好的鍍銅碳纖維與步驟(d)混合均勻的粉末放在容器中形成復(fù)合合金粉末，再加入質(zhì)量為復(fù)合合金粉末質(zhì)量O. 5^1%的粘結(jié)劑硬脂酸鋅，加入蒸餾水將其浸沒，在電動攪拌器下攪拌8h，將攪拌好的粉末和鍍銅碳纖維放在烘箱里，80°C烘干，然后將烘干后的復(fù)合粉末再放入球磨機(jī)中干混4 8h ； (g)將稱取好的造孔劑NH4HCO3加入步驟(f)制備的粉末中干混5飛h，成為冶金用復(fù)合粉末； (2)樣品壓制根據(jù)粉末的松裝密度和設(shè)定的燒結(jié)密度稱料，樣品在液壓機(jī)上進(jìn)行雙向壓制，壓制過程中保證均勻、緩慢的進(jìn)行加壓和釋壓過程，然后達(dá)到預(yù)定壓制壓力563MPa后保壓lmin，以便氣體能夠順利排出，同時保證粉末在型腔中充分填實(shí)； (3)樣品的燒結(jié)壓制好的樣品在管式爐氫氣保護(hù)氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)氫氣壓力為O. 7 O. 8MPa，以3°C /min的升溫速度加熱到600°C后保溫lh，然后以3°C /min的升溫速度加熱到940°C進(jìn)行保溫?zé)Y(jié)4h，然后斷電，在不斷保護(hù)氣氛的條件下，隨爐水冷卻到樣品區(qū)溫度低于200°C后樣品出爐；(4)對燒結(jié)完成后的樣品進(jìn)行熱浸復(fù)合PTFE :將水浴鍋加熱到50°C 70°C，再將燒結(jié)好的樣品放在 裝有PTFE液體的燒杯中，將燒杯放入水浴鍋中熱浸I. 5h，將熱浸好的樣品取出，放在烘干箱中120°C烘干制備得復(fù)合材料；若造孔劑添加量為O，則不需進(jìn)行此步驟。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種銅合金基自潤滑復(fù)合材料及其制備方法。該復(fù)合材料化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Ni9~10%、Sm2O30.5~1%、MoS20.5~1%、Ag0~1%、CaF20~2%、Al2O31~2%、W0~3%、鍍鎳石墨1~3%、鍍銅碳纖維1.1~3.0%、造孔劑NH4HCO30~2.8%、余量為ZQSn663錫青銅粉末。制備方法為按上述成分混料，樣品壓制，燒結(jié)，熱浸復(fù)合PTFE，烘干制備得復(fù)合材料。本發(fā)明方法能夠環(huán)保、低成本利用粉末冶金燒結(jié)和復(fù)合熱浸封孔技術(shù)相結(jié)合的方法制備具有高強(qiáng)度、高耐磨和自潤滑性能的新型銅合金基復(fù)合自潤滑材料。通過成分和技術(shù)調(diào)控，制備的復(fù)合自潤滑材料的密度為4.71~6.54g/cm3，硬度為30~58HV，壓潰強(qiáng)度99~222MPa，摩擦系數(shù)為0.15~0.06的銅合金基復(fù)合自潤滑材料，從而滿足不同工況條件下對摩擦軸套自潤滑材料的需求。
文檔編號C22C101/10GK102943224SQ20121050314
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者陳歲元, 劉常升, 梁京, 李新榮, 安迪 申請人:東北大學(xué)