專利名稱：一種鎳基高溫自潤(rùn)滑材料的成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種鎳基高溫自潤(rùn)滑材料成型方法，具體涉及一種利用粉末注射成型
技術(shù)制備復(fù)雜形狀和高尺寸精度的鎳基高溫自潤(rùn)滑材料的成型方法。
背景技術(shù)：
高溫自潤(rùn)滑材料能夠突破油脂潤(rùn)滑的有效極限，應(yīng)用于超高真空、強(qiáng)氧化或還原、 強(qiáng)輻射、高溫和高負(fù)荷等環(huán)境條件，是航空航天、國(guó)防以及傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)中復(fù)雜工況榪件下 潤(rùn)滑不可缺少的。F2436M鎳基高溫自潤(rùn)滑復(fù)合材料(F2436M)是在鎳銅基合金中添加氟 化鈣固體潤(rùn)滑相來達(dá)到高溫自潤(rùn)滑的效果，該材料力學(xué)性能優(yōu)良，導(dǎo)熱性能好，并且與鎳、 銅等金屬機(jī)體焊接性能優(yōu)良，滿足高溫、高真空、強(qiáng)輻射和強(qiáng)腐蝕等苛刻工況下對(duì)潤(rùn)滑的要 求。 鎳基高溫自潤(rùn)滑條合材料因含有非金屬相，熔煉鑄造等方物很難制備出無倏析、 組織成分口儀的材料， 一般采用粉末冶醑拗制造。傳征吻末冴金法采用混粉_壓制_燒絨 工藝生產(chǎn)該材料，但該方法只能生產(chǎn)簡(jiǎn)單形狀零件，并且生產(chǎn)效率低，還無法保證壓制的過 程中壓坯內(nèi)部密度的均勻性，易造成壓坯在燒結(jié)過程中膨脹，從而影響零件的性能。
粉末注射成型工藝是將傳統(tǒng)粉末冶金與塑料注塑成型技術(shù)相結(jié)合而形成的一種 新的零部件加工技術(shù)，與傳統(tǒng)的工藝相比，注射成型工藝可以大批量、低成本地生產(chǎn)出組織 成分均勻、尺寸精度高的復(fù)雜形狀F2436M鎳基高溫自潤(rùn)滑復(fù)合材料零部件，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生 產(chǎn)，并且材料利用率接近100% 。目前國(guó)內(nèi)外還沒有利用粉末注射成型制備鎳基高溫自潤(rùn)滑 復(fù)合材料(F2436M)的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)而提出的，其目的是提供一種利用粉末注 射成型技術(shù)制備復(fù)雜形狀和高尺寸精度的鎳基高溫自潤(rùn)滑材料零部件的方法，避免后續(xù)切 削加工，實(shí)現(xiàn)該材料零部件低成本的批量生產(chǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種鎳基高溫自潤(rùn)滑材料的成型方法，包括以下步驟
(i)原料混合鎳粉50 % 55%銅粉30% 37%氟化鈣粉余量按上述重量比 例稱取原料粉末，在三維混料機(jī)中混合4 6小時(shí)，得到均勻的混合粉料。
(ii)混煉將混合好的粉料與粘接劑按粉末裝載量為58% 65%的體積比在開放 式煉膠機(jī)上混煉1. 5 2. 5小時(shí)，制成均勻喂料。 (iii)注射成型注射溫度為115 135t:，注射壓力為80 100MPa條件下注射成 型，得到所需形狀的預(yù)成型坯。 (iv)脫脂成型坯脫脂采用溶劑脫脂加熱脫脂的脫脂工藝，先在三氯乙烯或三氯乙 烷有機(jī)溶劑中于40 6(TC下、浸泡4 10小時(shí)進(jìn)行溶劑脫脂，干燥后再在真空保護(hù)下于 25 55(TC進(jìn)行熱脫脂，時(shí)間為5 8小時(shí)。 (v)燒結(jié)將脫脂坯置于真空燒結(jié)爐中于1100 125(TC、低真空燒結(jié)1 3小時(shí)。
所述的鎳粉、銅粉為電解、霧化或羰基法制備的鎳粉、銅粉或鎳銅合金粉料，氟化 鈣粉末為潤(rùn)滑相，鎳粉、銅粉和氟化鈣粉末的粒徑為5 50iim。 所述的粘接劑由重量比為60% 75%石蠟、10% 20%低密度聚乙烯、8% 15%聚丙烯和0 10%硬脂酸組成的蠟基聚合物多組元粘接接劑體。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可直接制備出具有復(fù)雜形狀和高尺寸精度的鎳基高溫自潤(rùn)滑 材料零部件，材料組織成分均勻、致密度高，綜合力學(xué)性能較好，自潤(rùn)滑性能突出，并且與 銅、鎳等金屬材料機(jī)體焊接性能好，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)、材料利用率高、生產(chǎn)成本低。
具體實(shí)施例方式
下面，參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的鎳基高溫自潤(rùn)滑材料的成型方法進(jìn)行詳細(xì)說明
—種鎳基高溫自潤(rùn)滑材料的成型方法，包括以下步驟
(i)原料混合 鎳粉50% 55%銅粉30% 37%氟化鈣粉余量 按上述重量比例稱取原料粉末，在三維混料機(jī)中混合4 6小時(shí)，得到均勻的混合 粉料。
(ii)混煉 將混合好的粉料與粘接劑按粉末裝載量為58 % 65%的體積比在開放式煉膠機(jī) 上混煉1. 5 2. 5小時(shí)，制成均勻喂料。
(iii)注射成型 注射溫度為115 135t:，注射壓力為80 lOOMPa條件下注射成型，得到所需形
狀的預(yù)成型坯。
(iv)脫脂 成型坯脫脂采用溶劑脫脂加熱脫脂的脫脂工藝，先在三氯乙烯或三氯乙烷等有 機(jī)溶劑中于40 6(TC下浸泡4 10小時(shí)進(jìn)行溶劑脫脂，干燥后再在真空保護(hù)下于25 55(TC進(jìn)行熱脫脂，時(shí)間為5 8小時(shí)。
(v)燒結(jié) 將脫脂坯置于真空燒結(jié)爐中于1100 1250°C 、低真空燒結(jié)1 3小時(shí)，得到形狀、 尺寸及精度均符合要求的鎳基自潤(rùn)滑復(fù)合材料(F2436M)零部件。 其中，鎳粉、銅粉為電解、霧化或羰基法制備的鎳粉、銅粉或鎳銅合金粉料，氟化鈣 粉末為潤(rùn)滑相，粉末粒徑為5 50 ii m。 其中，粘接劑由重量比為60% 75%石蠟(PW)、10% 20%低密度聚乙烯 (LDPE) 、8% 15%聚丙烯(PP)和0 10%硬脂酸(SA)組成的蠟基聚合物多組元粘接劑 體。 實(shí)施例1 將鎳粉50公斤、銅粉30公斤、氟化鈣粉20公斤在三維混料機(jī)中混合4小時(shí)，得到 成分均勻的粉料。在混合好的原料中加入粘接劑10. 10公斤，粉末裝載量體積比為58%，將 粉料與粘接劑在SK-160煉膠機(jī)上混煉1. 5小時(shí)，制成均勻喂料。喂料在注射成型機(jī)上注射 成型，注射溫度115t:，注射壓力為100MPa，所得的注射坯在三氯乙烯溶液中于4(TC溶脫10 小時(shí)，干燥后再在真空下于25t:熱脫脂8小時(shí)。隨后置于真空燒結(jié)爐中于IIO(TC燒結(jié)3小時(shí)，得到所需形狀、尺寸和精度的鎳基高溫自潤(rùn)滑材料零部件。 材料致密度可達(dá)97. 8%，硬度120HB，抗拉強(qiáng)度118MPa，室溫摩擦系數(shù)0. 48，500°C 摩擦系數(shù)O. 25。
實(shí)施例2 將鎳粉52公斤、銅粉35公斤、氟化鈣粉13公斤在三維混料機(jī)中混合5小時(shí)，得到 成分均勻的粉料。在混合好的原料中加入粘接劑8. 10公斤，粉末裝載量體積比為61%，將 粉料與粘接劑在SK-160煉膠機(jī)上混煉2小時(shí)，制成均勻喂料。喂料在注射成型機(jī)上注射成 型，注射溫度125t:，注射壓力為90MPa，所得的注射坯在三氯乙烯溶液中于5(TC溶脫7小 時(shí)，干燥后再在真空下于30(TC熱脫脂6小時(shí)。隨后置于真空燒結(jié)爐中于120(TC燒結(jié)2小 時(shí)，得到所需形狀、尺寸和精度的鎳基高溫自潤(rùn)滑材料零部件。材料致密度可達(dá)97. 6%，硬度123HB，抗拉強(qiáng)度120MPa，室溫摩擦系數(shù)0. 45，500°C 摩擦系數(shù)O. 27。
實(shí)施例3 將鎳粉55公斤、銅粉37公斤、氟化鈣粉8公斤在三維混料機(jī)中混合6小時(shí)，得到 成分均勻的粉料。在混合好的原料中加入粘接劑6. 32公斤，粉末裝載量體積比為65%，將 粉料與粘接劑在SK-160煉膠機(jī)上混煉2. 5小時(shí)，制成均勻喂料。喂料在注射成型機(jī)上注射 成型，注射溫度135°C ，注射壓力為80MPa，所得的注射坯在三氯乙烯溶液中于6(TC溶脫4小 時(shí)，干燥后再在真空下于55(TC熱脫脂5小時(shí)。隨后置于真空燒結(jié)爐中于125(TC燒結(jié)1小 時(shí)，得到所需形狀、尺寸和精度的鎳基高溫自潤(rùn)滑材料零部件。 材料致密度可達(dá)97. 5%，硬度121HB，抗拉強(qiáng)度115MPa，室溫摩擦系數(shù)0. 44，500°C 摩擦系數(shù)O. 23。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可直接制備出具有復(fù)雜形狀和高尺寸精度的鎳基高溫自潤(rùn)滑 材料零部件，材料組織成分均勻、致密度高，綜合力學(xué)性能較好，自潤(rùn)滑性能突出，并且與 銅、鎳等金屬材料機(jī)體焊接性能好，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)、材料利用率高、生產(chǎn)成本低。
權(quán)利要求
一種鎳基高溫自潤(rùn)滑材料的成型方法，其特征在于包括以下步驟(i)原料混合鎳粉50％～55％ 銅粉30％～37％ 氟化鈣粉余量按上述重量比例稱取原料粉末，在三維混料機(jī)中混合4～6小時(shí)，得到均勻的混合粉料；(ii)混煉將混合好的粉料與粘接劑按粉末裝載量為58％～65％的體積比在開放式煉膠機(jī)上混煉1.5～2.5小時(shí)，制成均勻喂料；(iii)注射成型注射溫度為115～135℃，注射壓力為80～100MPa條件下注射成型，得到所需形狀的預(yù)成型坯；(iv)脫脂成型坯脫脂采用溶劑脫脂加熱脫脂的脫脂工藝，先在三氯乙烯或三氯乙烷有機(jī)溶劑中于40～60℃下、浸泡4～10小時(shí)進(jìn)行溶劑脫脂，干燥后再在真空保護(hù)下于25～550℃進(jìn)行熱脫脂，時(shí)間為5～8小時(shí)；(v)燒結(jié)將脫脂坯置于真空燒結(jié)爐中于1100～1250℃、低真空燒結(jié)1～3小時(shí)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基高溫自潤(rùn)滑材料的成型方法，其特征在于所述的鎳粉、 銅粉為電解、霧化或羰基法制備的鎳粉、銅粉或鎳銅合金粉料，氟化鈣粉末為潤(rùn)滑相，鎳粉、 銅粉和氟化鈣粉末的粒徑為5 50 ii m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基高溫自潤(rùn)滑材料的成型方法，其特征在于所述的粘接 劑由重量比為60% 75%石蠟、10% 20%低密度聚乙烯、8% 15%聚丙烯和0 10% 硬脂酸組成的蠟基聚合物多組元粘接劑體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎳基高溫自潤(rùn)滑材料的成型方法，包括以下步驟(i)原料混合，將銅粉、鎳粉、氟化鈣粉按比例在三維混料機(jī)中混合得到均勻的混合粉料；(ii)混煉，將混合好的粉料與粘接劑在開放式煉膠機(jī)上混煉制成均勻喂料；(iii)注射成型得到所需形狀的預(yù)成型坯；(iv)脫脂，預(yù)成型坯干燥后再進(jìn)行熱脫脂；(v)燒結(jié)，將脫脂坯置于真空燒結(jié)爐中燒結(jié)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可直接制備出具有復(fù)雜形狀和高尺寸精度的鎳基高溫自潤(rùn)滑材料零部件，材料組織成分均勻、致密度高，綜合力學(xué)性能較好，自潤(rùn)滑性能突出，并且與銅、鎳等金屬材料機(jī)體焊接性能好，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)、材料利用率高、生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)B22F3/115GK101791701SQ20101010920
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者吳福, 寇益強(qiáng), 李健, 楊國(guó)良, 趙凱, 陳健, 韓秋良 申請(qǐng)人:中核(天津)科技發(fā)展有限公司