铋青铜-钢复合双金属轴承材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种铋青铜－钢复合双金属轴承材料及其制造方法，特别是涉及一种铋青铜合金烧结在碳素钢材料表面的铋青铜－钢复合双金属轴承材料及其制造方法。本发明专利技术的一种铋青铜－钢复合双金属轴承材料是层状结构，基层为碳素钢材料，表层为铋青铜合金，铋青铜合金烧结在碳素钢材料的表面。本发明专利技术的一种铋青铜－钢复合双金属轴承材料的制造方法是一种采用粉末冶金烧结法原理把铋青铜合金烧结在碳素钢材料表面形成铋青铜－钢复合双金属轴承材料的制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铋青铜一钢复合双金属轴承材料及其制造方法，特别是涉及一种铋 青铜合金烧结在碳素钢材料表面的铋青铜一钢复合双金属轴承材料及其制造方法。
技术介绍
现有技术中的铜基双金属轴承材料广泛用于制造发动机、发电机、工程机械及家用 电器的轴承和轴套，这种材料具有高的承载能力和高的抗疲劳强度，在高转速、大功率 的发动机中运用相当普遍。传统的铜基双金属轴承材料又以铅青铜一钢双金属材料为主，这种材料具有高的承 载能力和抗疲劳强度，同时还具有良好的减磨性、镶嵌性。 一直被认为是理想的轴承材 料，得到广泛的应用。然而，由于铅青铜合金具有约为10~40%的铅，这在生产和过程中会影响员工的身 体健康和环境，在使用中和废弃后，会对环境铅污染。因此寻求无铅铜基轴承成材替代 传统铜铅合金轴承材料也刻不容缓。近些年虽然也研发了一些无铅的轴承材料，但尚无 一无铅铜合金轴承材料可以完全取代传统的铜铅合金轴承材料良好的减磨性、镶嵌性等 优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种铋青铜一钢复合双金属轴承材料及其制造方法，特别是提 供一种铋青铜合金烧结在碳素钢材料表面的铋青铜一钢复合双金属轴承材料及其制造 方法。本专利技术解决了发动机使用的铜铅合金轴承材料铅污染的问题，同时保留了铜铅合 金轴承材料良好的减磨性、镶嵌性等优点，填补了环保型铜合金双金属轴承材料生产的 空白。本专利技术的一种铋青铜一钢复合双金属轴承材料使用铋-锡-锌合金代替了铅，生产 的铋青铜一钢轴承材料，其硬度与铅青铜合金接近，该材料再经过时效处理，其性能更 接近铅青铜合金。本专利技术的一种铋青铜一钢复合双金属轴承材料，所述的复合双金属轴承材料是层状 结构，基层为碳素钢材料，表层为铋青铜合金，铋青铜合金烧结在碳素钢材料表面。作为优选的技术方案如上所述的复合双金属轴承材料，其中，所述的层状结构是上下两层或里外两层。 对于板状结构，只需要在钢板的使用面复合铋青铜材料，铋青铜材料和钢板就形成上下 层关系；轴结构、孔结构或其它形式则是在轴的四周表面、孔的内表面或各受力面烧结 上铋青铜材料，形成里面(或芯层)是钢、外面受力面是铋青铜的铋青铜一钢复合双金 属轴承材料。如上所述的复合双金属轴承材料，其中，所述的碳素钢材料基层是平板。事实上， 目前铋青铜一钢复合双金属轴承材料主要拟用于轴瓦、轴套、垫片或垫圈等，因而主要 是先得到平板状铋青铜一钢复合双金属轴承材料，再进一步成型。如上所述的复合双金属轴承材料，其中，所述的铋青铜合金的化学成分按重量百分 比计为铋1.0 12.0%，锡3.0 13.0%，锌1.0 5.0%，铜69.5 95.0%，其它杂质含 量总和不超过0.5%。本专利技术还提供了一种铋青铜一钢复合双金属轴承材料的制造方法，也就是一种采用 粉末冶金烧结法原理把铋青铜合金烧结在碳素钢材料表面形成铋青铜一钢复合双金属 轴承材料的制造方法，包括以下步骤(1) 用铺粉装置或自动铺粉机，在经过预处理的碳素钢钢板上，均匀地铺满铋青铜 合金粉；(2) 在还原性保护气氛下，在烧结炉中进行初次烧结，烧结温度700 78(TC，烧结 时间15 100分钟；(3) 初轧校平，把初次烧结后的材料在冷轧机上进行冷轧，轧制至按预先设定的厚度；(4) 在还原性保护气氛下，在烧结炉中再次进行烧结，烧结温度为800 86(TC，时 间为15 100分钟；(5)精轧校平，经过再次烧结后的材料再次在冷轧机上进行精轧，轧制至按预先 设定的厚度。如上所述的一种铋青铜一钢复合双金属轴承材料的制造方法，其中，所述的碳素钢 钢板的预处理包括钢板表面除油、除锈后，再镀铜或打毛。如上所述的一种铋青铜一钢复合双金属轴承材料的制造方法，其中，所述的还原性 保护气氛是氢气、氨分解气或氢气和氮气混合气保护气氛，氢气和氮气的混合比例为氢 气氮气为5% 95%: 95% 5%。如上所述的一种铋青铜一钢复合双金属轴承材料的制造方法，其中，所述的烧结炉是网带式连续烧结炉或自动连续烧结炉。如上所述的一种铋青铜一钢复合双金属轴承材料的制造方法，其中，所述的铋青铜 合金粉的颗粒直径不大于0.25mm。本专利技术的有益效果是本专利技术的一种铋青铜一钢复合双金属轴承材料，具有很高强度和硬度，可以承受很 高的载荷，具有较低的摩擦系数，可减少发生摩损咬合造成事故；与传统的铅青铜轴承 材料相比，它不含重金属铅，符合环保的要求；保持了铅青铜合金的优异的减磨性、镶 嵌性等轴承性能。具体实施例方式下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本发 明而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域 技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求 书所限定的范围。本专利技术的一种铋青铜一钢复合双金属轴承材料，所述的复合双金属轴承材料是层状 结构，基层为碳素钢材料，表层为铋青铜合金，铋青铜合金烧结在碳素钢材料表面。其中，所述的层状结构是上下两层或里外两层。对于板状结构，只需要在钢板的使 用面复合铋青铜材料，铋青铜材料和钢板就形成上下层关系；轴结构、孔结构或其它形 式则是在轴的四周表面、孔的内表面或各受力面烧结上铋青铜材料，形成里面(或芯层) 是钢、外面受力面是铋青铜的铋青铜一钢复合双金属轴承材料。所述的碳素钢材料基层是平板，事实上，目前铋青铜一钢复合双金属轴承材料主要 拟用于轴瓦、轴套、垫片或垫圈等，因而主要是先得到平板状铋青铜一钢复合双金属轴 承材料，再进一步成型。所述的铋青铜合金的化学成分按重量百分比计为铋1.0 12.0%，锡3.0 13.0%， 锌1.0 5.0%，铜69.5 95.0%，其它杂质含量总和不超过0.5%。 实施例11. 生产材料规格为总厚度2. 50X合金宽度100 mm，合金厚度为0. 5mm的铋青铜-钢复合双金属轴承材料板材。2. 钢板准备选用SPCC牌号的优质碳素钢钢板，将大张的钢板剪切成设计的2.5 X106X625 mm，进行除油除锈，改轧至2. 0±0. 01X 106X780mm，并校平，平面度《0. 5mm。3. 合金粉末准备，粉末的化学成分按重量百分比计，铋(Bi) 1.0%，锡(Sn) 8.0%， 锌(Zn) 1.0% ，杂质总量O. 5%,余量为铜。4. 按设计的成品为0. 5 mm的合金层厚度计，铺粉厚度为0. 85 mm，将合金粉末均匀 的铺在预处理好的钢板上，并在通有氨分解气还原性保护气氛的履带式烧结炉中 进行烧结，第一次烧结(初烧)温度为80(TC。烧结时间为20分钟，使合金粉末 之间，合金粉末和钢板之间有一定的结合强度。5. 初轧校平，把初烧后的材料在冷轧机上进行冷轧，轧制至2.60mm的厚度，精度 控制在土0.01mm。初轧的目的是提高合金的密度。6. 复烧。将初轧好的材料，在85(TC的温度下进行再次烧结(复烧)，烧结时间为 20分钟,使合金之间，合金和钢板之间的结合强度进一步提高。7. 精轧及校平。经过复烧后的材料，进行轧制(精轧)，轧制后厚度为2. 50±0. 01 mm， 其目的是进一步提高合金的密度，并达到所要求的铋青铜-钢复合双金属材料的 厚度。实施例2生产材料规格为总厚度3.5X合金宽度100 mm，合金厚度为0.80 mm，的铋青本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铋青铜－钢复合双金属轴承材料，其特征是：所述的复合双金属轴承材料是层状结构，基层为碳素钢材料，表层为铋青铜合金，铋青铜合金烧结在碳素钢材料表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈进添，何光志，黄玉霖，周剑平，
申请(专利权)人：上海核威实业有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]