CN112276077A - 一种含油轴承高耐磨铜包石墨及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含油轴承高耐磨铜包石墨及其制造方法，以重量百分比计，含油轴承高耐磨铜包石墨的化学成份组成为：Fe 0.01％‑1％、C 45‑55％、余量为Cu，该制造方法，步骤如下：步骤一：按含油轴承高耐磨铜包石墨成份进行配料；步骤二：先将辅料投入蒸馏水中搅拌均匀，再将石墨倒入搅拌均匀的辅料溶液中进行搅拌，经过离心机洗涤、脱水；步骤三：将步骤二脱水后的石墨倒入蒸馏水中继续搅拌；再倒入浓硫酸搅拌；再倒入铁粉搅拌；再倒入硫酸铜搅拌，经离心力洗涤脱水、抗氧化、烘干、分级工序处理，即可制成含油轴承高耐磨铜包石墨。本发明通过添加多种洗涤辅料，及多种清洗搅拌过程，从而提高了铜包石墨的纯度、稳定性。

Description

一种含油轴承高耐磨铜包石墨及其制造方法
技术领域
本发明涉及铜包石墨及高耐磨含油轴承领域，尤其涉及到一种含油轴承高耐磨铜包石墨及其制造方法。
背景技术
铜包石墨是通过化学反应原理，制作的一种包覆镀铜工艺。采用金属粉末、金属化合物溶液、非金属化合溶液作为原料，经过①亲水化-②粗化-③敏化-④活化-⑤化学镀铜-⑥抗氧化-⑦烘干-⑧分级等过程得到铜包石墨。
化学法生产铜包石墨克服了传统石墨使用过程的偏析、杂质、耐磨性等问题，明显改善了传统化学法生产高耐磨产品的苛刻要求，同时产品具有良好的物理、力学性能，因此广泛应用于机械、五金、汽摩配电器、导电材料等诸多领域。高耐磨铜包石墨使用添加使用在含油轴承具有高使用寿命、高力学性能和抗磨损性能，所有含油轴承使用的机器中的质量得到保证，因此具有广阔的应用前景。
然而目前常规生产的铜包石墨涉及到杂质、包覆性、不耐磨及环境污染问题，当需要较好的力学性能和耐磨性能的含油轴承时，要采用蒸馏水多次清洗、无尘分级及污水处理设备。而国内大部分铜包石墨厂都不具备完整的配套生产线，只能生产出比较低级的铜包石墨，无法生产出达到高耐磨含油轴承的铜包石墨标准，限制了生产高耐磨含油轴承的能力。如何在保证环境污染、杂质、包覆性及耐磨性下进行生产高耐磨含油轴承是目前的一个主要问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种无污染、低杂质、完全包覆及高耐磨的高耐磨含油轴承铜包石墨及其制造方法。
本发明是通过如下方式实现的：
一种含油轴承高耐磨铜包石墨，以重量百分比计，含油轴承高耐磨铜包石墨的化学成份组成为：Fe 0.01％-1％、C 45-55％、余量为Cu。
一种含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，步骤如下：
步骤一：按含油轴承高耐磨铜包石墨成份进行配料；
步骤二：先将辅料投入蒸馏水中搅拌均匀，再将石墨倒入搅拌均匀的辅料溶液中进行搅拌，经过离心机洗涤、脱水；
步骤三：将步骤二脱水后的石墨倒入蒸馏水中继续搅拌；再倒入浓硫酸搅拌；再倒入铁粉搅拌；再倒入硫酸铜搅拌，经离心力洗涤脱水、抗氧化、烘干、分级工序处理，即可制成含油轴承高耐磨铜包石墨。
进一步的，所述抗氧化剂占铜包石墨质量的0.3-0.5％。
进一步的，所述抗氧化剂为苯丙三氮唑与乙醇的混合溶液；所述混合溶液的浓度为2％；所述混合溶液中苯丙三氮唑与乙醇的质量比为1：49。
进一步的，所述步骤二中，辅料为磷酸钠、仲烷基磺酸钠及12烷基磺酸钠的混合溶液；所述混合溶液的浓度为0.5％；所述混合溶液中磷酸钠、仲烷基磺酸钠及12烷基磺酸钠的质量比为1:1:1；辅料占含油轴承高耐磨铜包石墨质量的0.2％。
进一步的，所述步骤二中，石墨搅拌洗涤的过程中，采用强力搅拌机以200r/min的速度进行搅拌6min，其中设有加热装置，加热温度控制在50℃，提高洗涤效果。
进一步的，所述步骤二中离心机洗涤过程中使用蒸馏水，直到清洗至PH值为中性。
进一步的，所述步骤三中，浓硫酸的加入起到氧化侵蚀的作用，改变石墨的表面微观结构，提高石墨表面的亲水性，增强与镀层的结合力。
进一步的，所述步骤三中，Fe粉与硫酸铜的加入，起到化学反应的作用，其公式为Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4，既可与石墨产生包覆。
进一步的，所述步骤三中含油轴承高耐磨铜包石墨搅拌过程中设有加热装置，加热温度控制在50℃，提高包覆效率。
一种含油轴承高耐磨铜包石墨的应用，通过在金属粉末中添加2-6％质量份数的含油轴承高耐磨铜包石墨及0.5％质量份数硬脂酸锌置于V型混料机混合30min，在100-500MPa压力下压制成行；压坯在露点为-45～-50℃的氢气或分解氨气氛、烧结温度为700-900℃或真空中烧结成粉末冶金制品；再进行精整、真空浸油即可得到高耐磨含油轴承。
本发明的有益效果在于：通过混合溶液洗涤剂清洗石墨，减少杂质；采用蒸馏水改善镀铜环境的PH值；采用加热搅拌提高生产效率。从而生产出无污染、低杂质、完全包覆及高耐磨的高耐磨含油轴承铜包石墨。提高含油轴承的使用寿命、力学性能及耐磨性能，保证产品质量；从而提高含油轴承的整体性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施方式并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
一种含油轴承高耐磨铜包石墨，以重量百分比计，含油轴承高耐磨铜包石墨的化学成份组成为：Fe 0.01％-1％、C 45-55％、余量为Cu。
一种含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，步骤如下：
步骤一：按含油轴承高耐磨铜包石墨成份进行配料；
步骤二：先将辅料投入蒸馏水中搅拌均匀，再将石墨倒入搅拌均匀的辅料溶液中进行搅拌，经过离心机洗涤、脱水；
步骤三：将步骤二脱水后的石墨倒入蒸馏水中继续搅拌；再倒入浓硫酸搅拌；再倒入铁粉搅拌；再倒入硫酸铜搅拌，经离心力洗涤脱水、抗氧化、烘干、分级工序处理，即可制成含油轴承高耐磨铜包石墨。
通过在金属粉末中添加2-6％质量份数的含油轴承高耐磨铜包石墨及0.5％质量份数硬脂酸锌置于V型混料机混合30min，在100-500MPa压力下压制成行；压坯在露点为-45～-50℃的氢气或分解氨气氛、烧结温度为700-900℃或真空中烧结成粉末冶金制品；再进行精整、真空浸油即可得到高耐磨含油轴承。
本发明所述抗氧化剂占铜包石墨质量的0.3-0.5％。
本发明所述抗氧化剂为苯丙三氮唑与乙醇的混合溶液；所述混合溶液的浓度为2％；所述混合溶液中苯丙三氮唑与乙醇的质量比为1：49。
本发明所述步骤二中，辅料为磷酸钠、仲烷基磺酸钠及12烷基磺酸钠的混合溶液；所述混合溶液的浓度为0.5％；所述混合溶液中磷酸钠、仲烷基磺酸钠及12烷基磺酸钠的质量比为1:1:1；辅料占含油轴承高耐磨铜包石墨质量的0.2％。
本发明所述步骤二中，石墨搅拌洗涤的过程中，采用强力搅拌机以200r/min的速度进行搅拌6min，其中设有加热装置，加热温度控制在50℃，提高洗涤效果。
本发明所述步骤二中离心机洗涤过程中使用蒸馏水，直到清洗至PH值为中性。
本发明所述步骤三中，浓硫酸的加入起到氧化侵蚀的作用，改变石墨的表面微观结构，提高石墨表面的亲水性，增强与镀层的结合力。
本发明所述步骤三中，Fe粉与硫酸铜的加入，起到化学反应的作用，其公式为Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4，既可与石墨产生包覆。
本发明所述步骤三中含油轴承高耐磨铜包石墨搅拌过程中设有加热装置，加热温度控制在50℃，提高包覆效率。
实施例1
一种含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，包括如下步骤：按含油轴承高耐磨铜包石墨成份进行配料；先将辅料(磷酸钠、仲烷基磺酸钠及12烷基磺酸钠的混合溶液)投入400L蒸馏水中搅拌均匀，再将50KG 299目的磷片石墨倒入搅拌均匀的辅料溶液中进行搅拌6min，经过离心机洗涤、脱水6min；再将脱水后的石墨倒入400L蒸馏水中继续搅拌5min；再倒入2.5L浓硫酸搅拌10min；再倒入30KG铁粉搅拌6min；再倒入100KG硫酸铜搅拌20min，经离心力洗涤脱水、抗氧化、烘干、分级工序处理，即可制成含油轴承高耐磨铜包石墨。
实施例2
一种含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，包括如下步骤：按铜包石墨成份进行配料；先将辅料(磷酸钠、仲烷基磺酸钠及12烷基磺酸钠的混合溶液)投入400L蒸馏水中搅拌均匀，再将50KG 299目的磷片石墨倒入搅拌均匀的辅料溶液中进行搅拌6min，经过离心机洗涤、脱水10min；再将脱水后的石墨倒入400L蒸馏水中继续搅拌5min；再倒入2.5L浓硫酸搅拌10min；再倒入30KG铁粉搅拌6min；再倒入100KG硫酸铜搅拌20min，经离心力洗涤脱水、抗氧化、烘干、分级工序处理，即可制成含油轴承高耐磨铜包石墨。
对比例3
针对本发明，用市场常规铜包石墨进行对比
本发明实施例1、实施例2、对比例3的铜包石墨取5个点进行碳含量成分检测,如表1：
表1为本发明实施例1-2及对比例3的铜包石墨取5个点进行碳含量成分检测化学成分对比表
表1
Figure BDA0002747568180000051
由表1可以得知，实施例1及对比例3的碳含量偏析比较严重，实施例2碳含量比较稳定，从而得知清洗过程时间长短严重影响石墨的纯度，从而影响铜包石墨的包覆性。
实施例4
一种含油轴承高耐磨铜包石墨及其制造方法，包括如下步骤：按铜包石墨成份进行配料；先将辅料(磷酸钠、仲烷基磺酸钠及12烷基磺酸钠的混合溶液)投入400L蒸馏水中搅拌均匀，再将50KG 299目的磷片石墨倒入搅拌均匀的辅料溶液中进行加热搅拌6min，经过离心机洗涤、脱水10min；再将脱水后的石墨倒入400L蒸馏水中继续加热搅拌5min；再倒入2.5L浓硫酸搅拌10min；再倒入30KG铁粉加热搅拌6min；再倒入100KG硫酸铜搅拌20min，经离心力洗涤脱水、抗氧化、烘干、分级工序处理，即可制成含油轴承高耐磨铜包石墨。
实施例5
一种含油轴承高耐磨铜包石墨及其制造方法，包括如下步骤：按铜包石墨成份进行配料；先将辅料(磷酸钠、仲烷基磺酸钠及12烷基磺酸钠的混合溶液)投入400L蒸馏水中搅拌均匀，再将50KG 299目的磷片石墨倒入搅拌均匀的辅料溶液中进行搅拌6min，经过离心机洗涤、脱水10min；再将脱水后的石墨倒入400L蒸馏水中继续搅拌5min；再倒入2.5L浓硫酸搅拌10min；再倒入30KG铁粉搅拌6min；再倒入100KG硫酸铜加热搅拌10min，经离心力洗涤脱水、抗氧化、烘干、分级工序处理，即可制成含油轴承高耐磨铜包石墨。
本发明实施例2、实施例4、实施例5及对比例3的铜包石墨取5个点进行碳含量成分检测,如表2：
表2为本发明实施例2、实施例4、实施例5及对比例3的铜包石墨取5个点进行碳含量成分检测化学成分对比表
表2
Figure BDA0002747568180000061
由表2可以得知，实施例4及实施例5的碳含量稳定性相比对比例3更好，从而得知加热搅拌可以提高铜包石墨的包覆性，也可以提高生产效率。
实施例6
一种含油轴承高耐磨铜包石墨及其制造方法，包括如下步骤：按铜包石墨成份进行配料；先将辅料(磷酸钠、仲烷基磺酸钠及12烷基磺酸钠的混合溶液)投入400L蒸馏水中搅拌均匀，再将50KG 299目的磷片石墨倒入搅拌均匀的辅料溶液中进行搅拌6min，经过离心机洗涤、脱水10min；再将脱水后的石墨倒入400L蒸馏水中继续搅拌5min；再倒入2.5L浓硫酸搅拌10min；再倒入28KG铁粉搅拌6min；再倒入100KG硫酸铜加热搅拌10min，经离心力洗涤脱水、抗氧化、烘干、分级工序处理，即可制成含油轴承高耐磨铜包石墨。
实施例7
一种含油轴承高耐磨铜包石墨及其制造方法，包括如下步骤：按铜包石墨成份进行配料；先将辅料(磷酸钠、仲烷基磺酸钠及12烷基磺酸钠的混合溶液)投入400L蒸馏水中搅拌均匀，再将50KG 299目的磷片石墨倒入搅拌均匀的辅料溶液中进行搅拌6min，经过离心机洗涤、脱水10min；再将脱水后的石墨倒入400L蒸馏水中继续搅拌5min；再倒入2.5L浓硫酸搅拌10min；再倒入25KG铁粉搅拌6min；再倒入100KG硫酸铜加热搅拌10min，经离心力洗涤脱水、抗氧化、烘干、分级工序处理，即可制成含油轴承高耐磨铜包石墨。
本发明实施例5、实施例6、实施例7及对比例3的铜包石墨取5个点进行铁含量成分检测,如表1：
表3为本发明实施例5、实施例6、实施例7及对比例3的铜包石墨铁含量测试对比
表3
项目 实施例5 实施例6 实施例7 对比例3
铁含量 1.68％ 0.36％ 0.32％ 5.67％
碳含量 49.46％ 48.95％ 42.43％ 48.97％
品质判断 较好 好 差(碳含量低) 差(铁含量高)
由表3可以得知，实施例6的碳含量与实施例5偏差较小，含量合适，铁含量大幅度降低，其效果均优于以上所有实施例及对比例。同样条件下：当铁粉加入量为30kg时，其生产的铜包石墨铁含量为1.68％，碳含量为49.46％；当铁粉加入量为28kg时，其生产的铜包石墨铁含量为0.36％，碳含量为48.95％；当铁粉加入量为25kg时，其生产的铜包石墨铁含量为0.32％，碳含量为42.43％。从而得知铁粉的添加比例严重影响铜包石墨的碳含量及杂质铁含量。当铁粉添加量达到一定比例时，其铜包石墨铁含量最低；当铁粉添加量低于一定比例时，其铜包石墨碳含量严重受到影响。
实施例8
取10kg铜锡十粉末，取200g上述实施例6制作的铜包石墨，取50g硬脂酸锌放置V型混料机混合30min；使用
Figure BDA0002747568180000081
的模具在粉末冶金成型机上压制成行；压坯在露点为-45～-50℃的分解氨气氛、烧结温度为760℃，烧结时间为3h；再进行精整、真空浸油即可得到含油轴承。将含油轴承装置于果汁机里面，设定计时器，程序订为开机3min，停机1min，共计1000个循环。过程中进行记录，测试判断其使用寿命。
实施例9
取10kg铜锡十粉末，取200g上述实施例7制作的铜包石墨，取50g硬脂酸锌放置V型混料机混合30min；使用
Figure BDA0002747568180000082
的模具在粉末冶金成型机上压制成行；压坯在露点为-45～-50℃的分解氨气氛、烧结温度为760℃，烧结时间为3h；再进行精整、真空浸油即可得到含油轴承。将含油轴承装置于果汁机里面，设定计时器，程序订为开机3min，停机1min，共计1000个循环。过程中进行记录，测试判断其使用寿命。
对比例10
取10kg铜锡十粉末，取200g上述对比例3制作的铜包石墨，取50g硬脂酸锌放置V型混料机混合30min；使用
Figure BDA0002747568180000083
的模具在粉末冶金成型机上压制成行；压坯在露点为-45～-50℃的分解氨气氛、烧结温度为760℃，烧结时间为3h；再进行精整、真空浸油即可得到含油轴承。将含油轴承装置于果汁机里面，设定计时器，程序订为开机3min，停机1min，共计1000个循环。过程中进行记录，测试判断其使用寿命。
实施例11
取10kg铜锡十粉末，取400g上述实施例6制作的铜包石墨，取50g硬脂酸锌放置V型混料机混合30min；使用
Figure BDA0002747568180000084
的模具在粉末冶金成型机上压制成行；压坯在露点为-45～-50℃的分解氨气氛、烧结温度为760℃，烧结时间为3h；再进行精整、真空浸油即可得到含油轴承。将含油轴承装置于果汁机里面，设定计时器，程序订为开机3min，停机1min，共计1000个循环。过程中进行记录，测试判断其使用寿命。
对比例12
取10kg铜锡十粉末，取400g上述对比例3制作的铜包石墨，取50g硬脂酸锌放置V型混料机混合30min；使用
Figure BDA0002747568180000091
的模具在粉末冶金成型机上压制成行；压坯在露点为-45～-50℃的分解氨气氛、烧结温度为760℃，烧结时间为3h；再进行精整、真空浸油即可得到含油轴承。将含油轴承装置于果汁机里面，设定计时器，程序订为开机3min，停机1min，共计1000个循环。过程中进行记录，测试判断其使用寿命。
实施例13
取10kg铜锡十粉末，取600g上述实施例6制作的铜包石墨，取50g硬脂酸锌放置V型混料机混合30min；使用
Figure BDA0002747568180000092
的模具在粉末冶金成型机上压制成行；压坯在露点为-45～-50℃的分解氨气氛、烧结温度为760℃，烧结时间为3h；再进行精整、真空浸油即可得到含油轴承。将含油轴承装置于果汁机里面，设定计时器，程序订为开机3min，停机1min，共计1000个循环。过程中进行记录，测试判断其使用寿命。
对比例14
取10kg铜锡十粉末，取600g上述对比例3制作的铜包石墨，取50g硬脂酸锌放置V型混料机混合30min；使用
Figure BDA0002747568180000093
的模具在粉末冶金成型机上压制成行；压坯在露点为-45～-50℃的分解氨气氛、烧结温度为760℃，烧结时间为3h；再进行精整、真空浸油即可得到含油轴承。将含油轴承装置于果汁机里面，设定计时器，程序订为开机3min，停机1min，共计1000个循环。过程中进行记录，测试判断其使用寿命。
本发明实施例8、实施例9、实施例11、实施例13、对比例10、对比例12及对比例14的含油轴承各取5个进行寿命测试,如表4：
表4为本发明实施例8、实施例9、实施例11、实施例13、对比例10、对比例12及对比例14的含油轴承寿命测试循环次数对比，
表4
Figure BDA0002747568180000101
由表4可以得知，实施例12的含油轴承寿命测试循环数最高，远远超过行业标准。同等情况下，铜包石墨添加比例在4％时，效果最佳。同等情况下，铜包石墨的碳含量越低，其含油轴承测试寿命越低。同等情况下，铜包石墨的铁含量严重影响寿命测试，铁含量越高，其含油轴承的测试寿命越低，因为铁含量属于一种比较硬的金属，导致含油轴承与果汁机轴芯磨损比较严重，从而降低使用寿命。
上述实施例只用来说明本发明的具体实施原理和功效，而非用来限制本发明。任何熟悉本行业技术的人士都可以在本发明阐述的方法的基础上加以修改或修饰，因此凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种含油轴承高耐磨铜包石墨，其特征在于：以重量百分比计，含油轴承高耐磨铜包石墨的化学成份组成为：Fe 0.01％-1％、C 45-55％、余量为Cu。
2.一种如权利要求1所述的含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，其特征在于：步骤如下：
步骤一：按含油轴承高耐磨铜包石墨成份进行配料；
步骤二：先将辅料投入蒸馏水中搅拌均匀，再将石墨倒入搅拌均匀的辅料溶液中进行搅拌，经过离心机洗涤、脱水；
步骤三：将步骤二脱水后的石墨倒入蒸馏水中继续搅拌；再倒入浓硫酸搅拌；再倒入铁粉搅拌；再倒入硫酸铜搅拌，经离心力洗涤脱水、抗氧化、烘干、分级工序处理，即可制成含油轴承高耐磨铜包石墨。
3.根据权利要求2所述一种含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，其特征在于：所述抗氧化步骤中使用的抗氧化剂占含油轴承高耐磨铜包石墨质量的0.3-0.5％。
4.根据权利要求2或3所述一种含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，其特征在于：所述抗氧化步骤中使用的抗氧化剂为苯丙三氮唑与乙醇的混合溶液。
5.根据权利要求4所述一种含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，其特征在于：所述混合溶液的浓度为2％；所述混合溶液中苯丙三氮唑与乙醇的质量比为1:49。
6.根据权利要求2所述一种含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，其特征在于：所述步骤二中，辅料为磷酸钠、仲烷基磺酸钠及12烷基磺酸钠的混合溶液。
7.根据权利要求6所述一种含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，其特征在于：所述混合溶液的浓度为0.5％；所述混合溶液中磷酸钠、仲烷基磺酸钠及12烷基磺酸钠的质量比为1:1:1；所述辅料占含油轴承高耐磨铜包石墨质量的0.2％。
8.根据权利要求2所述一种含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，其特征在于：所述步骤二中，石墨搅拌洗涤的过程中，采用强力搅拌机以200r/min的速度进行搅拌6min，其中设有加热装置，加热温度控制在50℃，提高洗涤效果。
9.根据权利要求2所述一种含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，其特征在于：所述步骤二中离心机洗涤过程中使用蒸馏水，直到清洗至PH值为中性。
10.根据权利要求2所述一种含油轴承高耐磨铜包石墨的制造方法，其特征在于：所述步骤三中含油轴承高耐磨铜包石墨搅拌过程中设有加热装置，加热温度控制在50℃，提高包覆效率。
11.一种含油轴承高耐磨铜包石墨的应用，其特征在于：在金属粉末中添加2-6％质量份数的采用权利要求3-9任一所述的制造方法制备的含油轴承高耐磨铜包石墨及0.5％质量份数硬脂酸锌置于V型混料机混合30min，在100-500MPa压力下压制成行；压坯在露点为-45～-50℃的氢气或分解氨气氛、烧结温度为700-900℃或真空中烧结成粉末冶金制品；再进行精整、真空浸油即可得到高耐磨含油轴承。
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