專利名稱：高溫自潤滑金屬陶瓷材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明敘述了一種在高溫下使用的自潤滑材料，屬鎳-碳化鎢系金屬陶瓷。
硬質合金具有良好的高溫機械性能、很高的耐磨性與較好的韌性。其是由金屬相(如Ni、Co、Cr、Mo等)與陶瓷相(TiC、WC、SiC等)組成，但是在高溫下使用的滑動密封件，如魚雷配氣閥座與閥體及閥體與花鍵滑套之間的滑動密封件、熱核動力機械的滑閥等，除要求制作該部件的材料具有優(yōu)異的高溫機械性能外，又要具有良好的低摩擦、耐磨損性能。
一般來說，在600℃高溫下使用的材料，有浸銀石墨，但其機械強度低，韌性差，且在1000℃高溫、高速、高負荷條件下使用時，常出現(xiàn)開裂現(xiàn)象(密封材料的發(fā)展近況，P.F.Brown，美國，1988)。中國專利89106018.9公開了一種WC-Ni-PbO系高溫自潤滑金屬陶瓷材料，雖該類材料在600℃高溫下具有良好的摩擦磨損性能，但其高溫機械強度較低。
本發(fā)明的目的是研制一種可在400℃～1000℃、高速、高負荷條件下使用的自潤滑金屬陶瓷材料，該材料既有優(yōu)異的摩擦學特性，又有良好的高溫機械強度。
本發(fā)明的內容在配方上，本發(fā)明選用鎳作為高溫自潤滑金屬陶瓷材料的粘結相，陶瓷相碳化鎢為耐磨相，兩者構成該材料的主成份。并加入適量的鉬和氧化鉛。依靠鎳-碳化鎢保證該材料的機械性能。鉬為固溶強化相，提高高溫機械強度。氧化鉛保證高溫潤滑性，從而實現(xiàn)高溫自潤滑的目的。同時，氧化鉛還具有助熔易燒結、使材料致密化的作用。
在工藝上，本發(fā)明采用中頻感應加熱快速熱壓法制備。由此工藝制備的高溫自潤滑金屬陶瓷材料具有致密、均勻和各向同性的特點。本發(fā)明的具體配方(重量百分含量)是Ni30～60%，WC30～60%，Mo 3～10%，余量為PbO。
本發(fā)明各組分的粒度要求是Ni-200目，WC-800目，Mo-200目，PbO-400目。
本發(fā)明的優(yōu)選配方(重量百分含量)是Ni 43～48%，WC 43～48%，Mo 4～7%余量為PbO。
本發(fā)明的具體制備過程是將Ni、WC、Mo和PbO粉按一定比例混合均勻后，裝入石墨模具進行冷壓。然后將石墨模具移置于中頻感應線圈中央，加熱溫升到1200～1350℃，壓力15MPa～25MPa時，保溫保壓5-20分鐘。保溫保壓結束后，自然降溫到室溫脫模，即可制得該材料的毛坯。按上述的配方和制備工藝制得的高溫自潤滑金屬陶瓷材料的典型物理、機械與摩擦磨損性能列于表1和表2。
表1. 高溫自潤滑金屬陶瓷材料物理性能與沖擊強度
表2. 高溫自潤滑金屬陶瓷材料的機械與摩擦磨損性能
由表1與表2可看出，該材料具有優(yōu)異的物理，機械與摩擦磨損性能。特別是在400℃以上時，該材料仍具有良好的機械性能與優(yōu)異的摩擦磨損性能。按照本發(fā)明的配方和工藝過程制作的實用部件可在400℃～1100℃下使用。
例1按照表3列出的具體配方，采用中頻感應加熱，快速熱壓法制備，具體是將Ni粉，WC粉，Mo粉，PbO粉混勻，裝入石墨模具中，進行冷壓。然后將其置于中頻感應加熱爐內燒結，溫度1250℃～1350℃，壓力18MPa-22MPa，保溫10-20分鐘。保溫結束后，進行熱補壓，自然降溫，可制得部件毛坯。材料在室溫～800℃的性能如表1及表2。
使用結果用該材料制作的魚七魚雷發(fā)動機配氣閥襯可在溫度1100℃，(燃氣溫度1350℃)PV值33.64MPa.M/S.的條件下使用三次。滿足一次性使用的要求。一次性使用可靠性為100%。
表3 具體配方(重量百分含量)
權利要求
1.一種可在400℃～1100℃高溫下使用WC-Ni-Mo-PbO自潤滑金屬陶瓷材料，其特征是材料的各組分重量百分含量為Ni30～60%，WC30-60%，Mo3-10%，余量為PbO。
2.如權利要求1所求述的高溫自潤滑金屬陶瓷材料，其特征是材料的各組分的重量百分含量范圍是Ni 43～48%，WC 43～48%，Mo 4-7%，余量為PbO。
3.如權利要求1或2所述的高溫自潤滑金屬陶瓷材料，采用中頻感應加熱快速熱壓法工藝制備，其操作步驟是將鎳、碳化鎢、鉬和氧化鉛粉按一定比例混合均勻，裝入石墨模具進行冷壓，然后將其在中頻感應加熱爐內快速升溫并加壓成型，其特征是當溫升到1200～1300℃，在熱壓壓力18～22MPa時，保溫保壓燒結10～15分鐘，自然降溫脫模制取。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫自潤滑金屬陶瓷材料，采用中頻感應加熱快速熱壓法工藝制備的。選用WC與Ni為主成分，Mo為其固溶強化相，PbO為其高溫潤滑相。在高溫(400℃-1100℃)下具有優(yōu)異的摩擦學特性和良好的機械性能。
文檔編號C22C32/00GK1083123SQ9210547
公開日1994年3月2日 申請日期1992年7月17日 優(yōu)先權日1992年7月17日
發(fā)明者王靜波, 黃業(yè)中, 歐陽錦林 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所