本发明专利技术提供了一种碳化钛颗粒增强铜基复合合金材料，该铜基复合合金材料含有5质量％的Sn、5质量％的Zn、5质量％的Pb，余量为Cu及不可避免的杂质，其中所述铜基复合合金材料进一步添加有粒径为7μm的碳化钛颗粒。本发明专利技术通过使铜基复合合金材料含有一定量的碳化钛颗粒，与传统铜合金ZCuSn5Zn5Pb5相比，强度、硬度及拉伸性能均得到明显的改善，可用于制造在较高负荷、中等滑动速度下工作的耐磨、耐蚀零件，具有广阔的应用前景。本发明专利技术还涉及用于制造该碳化钛颗粒增强铜基复合合金材料的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种碳化铁颗粒增强铜基复合合金材料，特别设及一种重型装备用高 强度的碳化铁颗粒增强铜基复合合金材料，本专利技术还设及该铜基复合合金材料的制造方 法。
技术介绍
国标GB/T1176-1987铜合金Z化Sn5Zn5Pb5是一种多用途的铸造青铜材料，具有 较好的耐磨性、耐蚀性、加工性能、铸造性能、气密性。因此，其广泛用于制造在较高负荷、中 等滑动速度（4m/s)下工作的耐磨、耐蚀零件，如轴瓦、衬套、缸套、活塞、离合器、累件压盖、 满轮等。但是，由于该材料自身强度和硬度不足，导致使用寿命有限，因此在重型装备中的 应用受到较大限制。 碳化铁TiC具有烙点高、导热性能好、硬度大、化学稳定好、不水解、高溫抗氧化性 好等优点，高纯度的碳化铁粉末通常由Ti〇2与炭黑在通氨气的碳管炉或调频真空炉内于 1600°C~1800°C高溫下反应制得。由于碳化铁硬度、高溫强度等力学性能良好，因此它成为 硬质合金的重要生产原料，通常用于制造耐磨材料、切削刀具材料、机械零件、W及烙炼锡、 铅、儒、锋等金属的相蜗。 颗粒增强复合材料是近年来的研究热点之一。通过采用微米级别的碳化物、氮化 物、棚化物等的颗粒均匀分散于合金中能够有效改善合金的弹性模量、强度、耐磨性、高溫 强度和断裂初性。但目前未见采用采用碳化铁颗粒来改善铜基合金的报道。
技术实现思路
阳0化]本专利技术鉴于W上所述，提出加入高纯度碳化铁颗粒粉末来增强Z化Sn5Zn5Pb5合 金，W提高其强度和硬度等力学性能，延长使用寿命。 具体地，本专利技术通过W下方式实现了所述目的： 根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种铜基复合合金材料，其含有5质量％的 Sn、5质量％的化、5质量％的化，余量为化及不可避免的杂质，所述合金材料进一步添加 有粒径为7ym碳化铁颗粒。 根据本专利技术的一个实施例，所述铜基复合合金材料的碳化铁颗粒的添加量优选为 0~5.0质量％。 根据本专利技术的一个实施例，所述铜基复合合金材料的所述碳化铁颗粒的添加量进 一步优选为0~4.0质量％。 根据本专利技术的一个实施例，所述铜基复合合金材料的所述碳化铁颗粒的添加量优 选为0.5~3. 5质量％。 根据本专利技术的一个实施例，所述铜基复合合金材料的所述碳化铁颗粒的添加量优 选为3. 0~3. 5质量％。 根据本专利技术的一个实施方式，进一步提供了一种用于制备W上所述铜基复合合金 材料的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一：向氣气氛保护的电炉中添加5质量％的Sn、5质量％的化、5质量％的 Pb及85质量％的电解铜，烙炼期间控制铜水体积在烙炉体积的99 %W下，保持烙炼溫度 1000-1100°C，持续时间5-6小时； 步骤二：在上述保溫时间之后，确定其化学成分在国标要求范围之内； 步骤向经检验合格的铜合金烙体加入碳化铁颗粒并开启工频电炉的震动装 置，进行揽拌，进一步升高溫度至1200-1250°C并保持25-30分钟； 步骤四：将烙炼完成的合金材料进行保溫，时间为20-25分钟，采用连续铸造的方 式将此合金铸造成合金棒材，铸造溫度为950-1000°C; 步骤五：将铸造完成和合金棒材进行表面车加工处理，获得成品。 根据本专利技术的一个实施例，所述用于制备权利要求W上所述铜基复合合金材料的 方法，进一步在步骤=中采用石墨棒进行揽拌。【附图说明】 图1 :本专利技术的合金的制备过程流程图。【具体实施方式】 本专利技术的合金通过如下步骤制取： 步骤一：实验条件根据国标GB/T1176-2013的标准，铜合金根据Z化Sn5Zn5化5 的化学成分，向氣气氛保护的电炉中添加5质量％的Sn、5质量％的化、5质量％的化 及85质量％的电解铜，烙炼期间控制铜水体积在烙炉体积的99 %W下，保持烙炼溫度 1000-1100°C，持续时间5-6小时，W使其充分均匀。 步骤二：在上述保溫时间之后，采用斯派克直读光谱仪对烙炼完成的铜合金烙体 进行成分检测，W确定其化学成分在国标要求范围之内。如果存在因上述某种元素烧损而 偏离预定成分的情况，则补充相应的元素继续进行保溫，直至成分符合标准。 步骤=:分别向经检验合格的Z化Sn5Zn5Pb5铜合金液体加入不同含量的颗粒尺 寸为7ym的碳化铁颗粒，开启工频电炉的震动装置并用石墨棒进行揽拌，使其均匀混合； 进一步升高溫度至1200-1250°C并保持25-30分钟。 步骤四：保溫与铸造，将烙炼完成的合金材料进行保溫时间为20-25分钟，采用连 续铸造的方式将此合金铸造成合金棒材，铸造溫度为950-1000°C。步骤五：将铸造完成和合金棒材进行表面车加工处理，获得成品。 专利技术人采用如上所述的步骤，分别制取了不含碳化棚颗粒及碳化棚颗粒含量不 同的Z化Sn5Zn5Pb5的铸锭。从所述铸锭的不同部位取样，采用德国布鲁克公司产型号为S2PUM的XRF狂射线巧光光谱分析）仪检验其成分含量，W确保铸锭化学成分均匀，无明显 影响表征其力学性能测试的偏析发生，其化学成分分别如下表1所示： 表1 :烙炼所得各合金的元素含量 由上表I可见，所烙炼的各铸锭成分均在误差要求范围内，符合实验要求。 布氏硬度测量：分别从所得不同成分的铸锭中部，采用电火花切割的方式截取试 样，采用砂纸磨去电火花切割影响层，并进一步分别采用400目、600目、800目、1200目、 2000目砂纸打磨之后进行抛光处理，对上述合金分别采用型号为MC010-HBS-3000的布氏 硬度计测量布氏硬度。测量过程中采用的压入材料为直径IOmm的泽硬钢球，施加载荷为 3000kg力，每个试样在5个不同位置测量后取平均值。 拉伸强度和拉伸率测量：从所述铸锭采用电火花切割的方式截取采用电火花切割 的方式截取试样，采用砂纸磨去电火花切割影响层，并进一步分别采用400目、600目、800 目、1200目、2000目砂纸打磨之后进行抛光处理。之后，采用WDW-500E/600E微机控制电子 万能试验机3mm/min的拉伸速率对上述合金分别测拉伸强度与拉伸率， 所述力学性能具体结果如下表2所示： 阳〇3引表2:不同合金的力学性能 由上表2可见，通过添加碳化铁能够有效提高Z化Sn5Zn5Pb5铜合金的硬度、强度 和拉伸率，并且随着碳化铁的添加量合金的硬度和强度不断提高，但当碳化铁的添加量超 过3. 5质量％之后，继续增大碳化铁的添加量，拉伸率存在一定程度上的降低。因此，从经 济性和综合性能的角度考虑，本专利技术特别优选碳化铁的添加量为2. 5~3. 5质量％。 关于W上所述的仪器及操作步骤和参数，应理解的是，其为描述性而非限定性的， 可通过等价置换的方式在W上说明书及权利要求所述的范围内做出修改。目P，本专利技术的范 围应参照所附权利要求的全部范围而确定，而不是参照上面的说明而确定。总之，应理解的 是本专利技术能够进行多种修正和变化。 产业上的实用性 本专利技术的碳化铁颗粒增强铜基复合合金材料与传统铜合金Z化Sn5Zn5Pb5相比， 强度、硬度及拉伸性能均得到明显的改善，可用于制造在较高负荷、中等滑动速度下工作的 耐磨、耐蚀零件。填补了目前采用碳化铁颗粒改善铜合金的力学性能方面的研究空白，具有 广阔的应用前景。【主权项】1. 一种铜基复合合金材料，其特征在于，所述铜基复合合金材料含有5质量％本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铜基复合合金材料，其特征在于，所述铜基复合合金材料含有5质量％的Sn、5质量％的Zn、5质量％的Pb，余量为Cu及不可避免的杂质，其中所述铜基复合合金材料进一步添加有粒径为7μm碳化钛颗粒。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆海荣，孙飞，赵勇，
申请(专利权)人：苏州天兼新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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