本發(fā)明屬于粉末冶金燒結(jié)材料領(lǐng)域，尤其是涉及鐵基/銅基燒結(jié)碳化材料及其制備方法和用途。

背景技術(shù)：

1、粉末冶金燒結(jié)材料適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多的產(chǎn)品，可以不需要或很少需要隨后的機(jī)械加工，故能大大節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本；另外，因其材料力學(xué)性能可和鑄造材料相比擬，并能根據(jù)要求在較大范圍內(nèi)調(diào)整，在交通機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械等眾多領(lǐng)域，其用量日益增加，成為機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的基礎(chǔ)零部件材料。

2、在粉末冶金燒結(jié)材料中用量最大、用途最廣的是鐵基和銅基材料。由于粉末冶金燒結(jié)材料內(nèi)部具有孔隙，在孔隙浸油后，具有良好的摩擦學(xué)性能，因此鐵基/銅基燒結(jié)材料，通常被用作減摩材料。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，以及綠色發(fā)展理念的深入，對(duì)減摩材料的要求也進(jìn)一步提高，需要進(jìn)一步減少摩擦系數(shù)，增加零件的壽命和機(jī)械的能耗。

3、由于粉末冶金燒結(jié)材料存在著孔隙，通常是通過(guò)在孔隙內(nèi)浸油、滲硫或加入石墨的方法來(lái)達(dá)到減摩的效果。在燒結(jié)材料中加入石墨的方法，一般是在燒結(jié)材料混粉的時(shí)候直接加入石墨，但會(huì)影響燒結(jié)材料壓制時(shí)壓坯的密度，導(dǎo)致壓坯的密度較低，燒結(jié)后的壓坯密度也會(huì)低，會(huì)降低材料的綜合性能。另外，在鐵基燒結(jié)材料混粉的時(shí)候加入石墨后，在燒結(jié)時(shí)，由于碳含量較多，易生成較多的滲碳體，滲碳體多分布在晶界，會(huì)導(dǎo)致材料的塑韌性降低，抗拉強(qiáng)度降低，不利于材料的綜合性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供鐵基/銅基燒結(jié)碳化材料及其制備方法，以提高鐵基燒結(jié)材料的減摩效果。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明的第一個(gè)發(fā)明目的是提供一種燒結(jié)碳化材料，該材料的基體為鐵基材料或銅基材料，基體的微觀(guān)組織具有孔隙，所述孔隙內(nèi)部填充有碳化物質(zhì)，所述的碳化物質(zhì)為浸滲劑滲入基體后經(jīng)高溫分解后的固體產(chǎn)物。

4、進(jìn)一步方案，所述浸滲劑為高分子化合物或混合物，所述碳化物質(zhì)填充在孔隙內(nèi)的深度≥0.2mm。

5、本發(fā)明的第二個(gè)發(fā)明目的是提供上述燒結(jié)碳化材料的制備方法，包括以下步驟：

6、(1)制備燒結(jié)基體；

7、包括將原料經(jīng)過(guò)混料、壓制、燒結(jié)，制備得燒結(jié)基體；

8、(2)浸滲劑浸滲處理：將浸滲劑滲入燒結(jié)基體孔隙內(nèi)，所述浸滲劑為高分子化合物或混合物；浸滲處理時(shí)，浸滲劑滲入燒結(jié)基體的深度≥0.2mm；

9、所述浸滲劑包括固體浸滲劑和液體浸滲劑；

10、使用固體浸滲劑時(shí)，將固體浸滲劑涂覆到燒結(jié)基體表面；在保護(hù)氣氛下，加熱到固體浸滲劑的熔滲溫度，使固體浸滲劑熔化并滲入燒結(jié)基體的孔隙內(nèi)。

11、進(jìn)一步方案，所述的涂覆，是把固體浸滲劑為靜電噴涂、液態(tài)涂刷或粉片覆蓋，其中液態(tài)涂刷是將固體浸滲劑溶解成液體或懸浮液后涂刷到燒結(jié)基體的表面。靜電噴涂、液態(tài)涂刷或粉片覆蓋均是本領(lǐng)域常規(guī)的涂覆方法。

12、使用液體浸滲劑時(shí)，將燒結(jié)基體放入浸滲箱內(nèi)，抽真空，然后注入液體浸滲劑，使浸滲劑進(jìn)入到燒結(jié)基體的孔隙內(nèi)；或者將燒結(jié)基體放入液體浸滲劑中浸泡3-30min，使浸滲劑進(jìn)入到燒結(jié)基體的孔隙內(nèi)。

13、(3)碳化：

14、將上述處理后的試樣，在保護(hù)氣氛下進(jìn)行加熱到碳化溫度，使燒結(jié)基體孔隙內(nèi)的浸滲劑碳化，得燒結(jié)碳化材料。

15、使用固體浸滲劑時(shí)，在上一步驟中加熱到固體浸滲劑熔滲溫度后繼續(xù)加熱，或者保溫一段時(shí)間或冷卻后再繼續(xù)加熱，加熱溫度升高到固體浸滲劑的碳化溫度，使浸滲劑碳化，其升溫速度≤12℃/min；

16、使用液體浸滲劑時(shí)，加熱到液體浸滲劑固化溫度，使燒結(jié)基體孔隙內(nèi)的液體浸滲劑固化，本申請(qǐng)中加熱到液體浸滲劑固化溫度，是指在水浴、空氣或保護(hù)氣氛中加熱到固化溫度，其固化溫度為70℃-150℃。然后繼續(xù)加熱或保溫一段時(shí)間或冷卻后再繼續(xù)加熱，升高溫度到碳化溫度，使浸滲劑碳化。

17、由于液體浸滲劑已經(jīng)滲入到燒結(jié)基體的孔隙內(nèi)，碳化過(guò)程中的加熱升溫是緩慢的升溫過(guò)程，其升溫速度≤12℃/min，經(jīng)過(guò)固化溫度區(qū)間時(shí)，浸滲劑會(huì)固化，可以不需要經(jīng)過(guò)特定的保溫設(shè)置，或水浴加熱。

18、浸滲劑碳化過(guò)程，是高分子化合物或混合物受熱分解的過(guò)程，高分子化合物或混合物受熱分解，失去全部或部分o和h等物質(zhì)，留下部分固體c或c的組合物。

19、本申請(qǐng)所述的固體浸滲劑可以選擇聚苯硫醚類(lèi)混合物，其中聚苯硫醚重量分?jǐn)?shù)≥70％，其它成分為熔點(diǎn)小于400℃熱塑性高分子化合物，如尼龍、聚醚醚酮等；組合包括重量分?jǐn)?shù)聚苯硫醚70％+聚醚醚酮30％、聚苯硫醚80％+pa6(聚酰胺6)20％等。

20、液體浸滲劑含有固化劑，為市售的粉末冶金產(chǎn)品用或鑄件用浸滲劑，如permasealc-2005型浸滲劑、goder-1890型浸滲劑等。

21、本發(fā)明的第三個(gè)發(fā)明目的是提供上述燒結(jié)碳化材料的用途，其用于制備機(jī)械零件，所述的機(jī)械零件包括但不限于：滑動(dòng)軸承、葉片泵或柱塞泵配油盤(pán)、齒輪泵側(cè)板、汽車(chē)空調(diào)用斜盤(pán)。所述機(jī)械零件在碳化工序后，還可以包括浸油工序、整形工序、機(jī)械加工工序。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

23、由于燒結(jié)基體中含有孔隙，本申請(qǐng)使用浸滲的方式使浸滲劑滲入燒結(jié)基體孔隙中，且浸滲處理工序是在燒結(jié)基體的壓制工序之后，因此不會(huì)影響壓制時(shí)的密度。

24、另外，本申請(qǐng)中的浸滲劑選用為高分子化合物或混合物，在碳化過(guò)程中，受熱會(huì)發(fā)生分解，高分子化合物或混合物受熱分解，失去全部或部分o和h，留下部分固體c或c的組合物的過(guò)程。

25、本申請(qǐng)中碳化溫度為300℃-700℃，具體的，液體浸滲劑的碳化溫度為300℃-600℃；固體浸滲劑的碳化溫度為400℃-700℃。碳化溫度如果太高，碳在高溫時(shí)形成的游離的活性炭較多，在孔隙中留下的碳的數(shù)量就會(huì)很少，從而影響減摩效果；如果是鐵基材料，溫度太高，還易于生成滲碳體；如果是銅基材料，溫度太高可能發(fā)生變形；如果碳化的溫度較低，燒結(jié)基體孔隙內(nèi)的浸滲劑不易碳化。所以本申請(qǐng)中的碳化溫度在保證浸滲劑被碳化的前提下，還不易生成滲碳體。

技術(shù)特征：

1.一種燒結(jié)碳化材料，該材料的基體為鐵基材料或銅基材料，基體的微觀(guān)組織具有孔隙，其特征在于：所述孔隙內(nèi)部填充有碳化物質(zhì)，所述碳化物質(zhì)為浸滲劑滲入基體后經(jīng)高溫分解后的固體產(chǎn)物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燒結(jié)碳化材料，其特征在于：所述浸滲劑為高分子化合物或混合物，所述碳化物質(zhì)填充在孔隙內(nèi)的深度≥0.2mm。

3.一種燒結(jié)碳化材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述燒結(jié)基體是將原料經(jīng)過(guò)混料、壓制、燒結(jié)所制得；所述燒結(jié)基體為鐵基或銅基燒結(jié)基體。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述浸滲劑滲入燒結(jié)基體的深度≥0.2mm；所述碳化溫度為300℃-700℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述浸滲劑包括固體浸滲劑和液體浸滲劑，所述固體浸滲劑為聚苯硫醚粉混合物，其中聚苯硫醚重量分?jǐn)?shù)≥70％；所述液體浸滲劑為粉末冶金產(chǎn)品或鑄件用的浸滲劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述浸滲劑為固體浸滲劑時(shí)，將固體浸滲劑涂覆到燒結(jié)基體的表面，在保護(hù)氣氛下，加熱到固體浸滲劑的熔滲溫度，使固體浸滲劑熔化并滲入燒結(jié)基體的孔隙內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述浸滲劑為液體浸滲劑時(shí)，將燒結(jié)基體放入浸滲箱內(nèi)，抽真空，然后注入液體浸滲劑，使浸滲劑進(jìn)入到燒結(jié)基體的孔隙內(nèi)；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述的涂覆為靜電噴涂、液態(tài)涂刷或粉片覆蓋。

10.一種如權(quán)利要求1或2所述的燒結(jié)碳化材料的用途，其特征在于：其用于制備機(jī)械零件，所述的機(jī)械零件包括滑動(dòng)軸承、葉片泵配油盤(pán)、柱塞泵配油盤(pán)、齒輪泵側(cè)板或汽車(chē)空調(diào)斜盤(pán)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種燒結(jié)碳化材料及其制備方法和用途，該材料的基體為鐵基材料或銅基材料，基體的微觀(guān)組織具有孔隙，所述孔隙內(nèi)部填充有碳化物質(zhì)，所述碳化物質(zhì)為浸滲劑滲入基體后經(jīng)高溫分解后的固體產(chǎn)物。本發(fā)明還提供了一種燒結(jié)碳化材料的制備方法及用途。由于燒結(jié)基體中含有孔隙，本申請(qǐng)使用浸滲的方式使浸滲劑滲入燒結(jié)基體孔隙中，且浸滲處理工序是在燒結(jié)基體的壓制工序之后，因此不會(huì)影響壓制時(shí)的密度。本申請(qǐng)中的浸滲劑選用為高分子化合物或混合物，在碳化過(guò)程中，受熱會(huì)發(fā)生分解，高分子化合物或混合物受熱分解，在燒結(jié)基體的孔隙內(nèi)部填充碳化物質(zhì)，并顯著提高了材料的減摩性能。

技術(shù)研發(fā)人員：李其龍,丁國(guó)華,李飛楊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥波林新材料股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21