一种衬套用高强高耐磨耐蚀铜镍锡合金及其棒材加工方法技术

本发明专利技术属于发动机连杆衬套技术领域，公开了一种衬套用高强高耐磨耐蚀铜镍锡合金及其棒材加工方法，包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种衬套用高强高耐磨耐蚀铜镍锡合金及其棒材加工方法


[0001]本专利技术属于发动机连杆衬套
，具体涉及一种衬套用高强高耐磨耐蚀铜镍锡合金及其棒材加工方法
。

技术介绍

[0002]发动机连杆衬套安装在连杆小头和活塞销之间，是发动机的主要摩擦副之一，用于降低连杆小头和活塞销的磨擦损耗，提高其使用寿命
。
[0003]其服役环境如下：
[0004]①
承受周期性冲击负载
——
反复启停时气缸气体爆发压力和活塞连杆组惯性压力的双重冲击；
[0005]②
发动机工作时，长期高温下润滑剂容易变质酸化，腐蚀衬套，润滑条件变差
。
[0006]目前发动机连杆衬套主要采用的材料是
CuPb10Sn10
和
QSn4
～4～
2.5
，它们的许用应力较低，由于成分中含有
Pb
，容易被酸化的润滑剂腐蚀，加快磨损
。
[0007]随着内燃机逐步向高速和大功率方向发展，对轴承性能要求也越来越高，要求轴承在较小的尺寸范围内能够承受更高的机械负荷和热负荷，在更薄的油膜润滑条件下仍能正常工作，甚至拥有更长的寿命，据德国
KS Gleilager
公司统计，目前高性能卡车柴油机的单位排量功率达到
30
～
50kW/L
，轿车柴油机的单位排量功率达到
60
～
70kW/L
，连杆衬套的负荷同步增加
37
％
。
[0008]那么传统的铜合金衬套将难以满足高速
、
大功率发动机的使用需求
。

技术实现思路

[0009]针对上述
技术介绍
所提出的问题，本专利技术的目的是：旨在提供一种衬套用高强高耐磨耐蚀铜镍锡合金及其棒材加工方法
。
[0010]为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0011]一种衬套用高强高耐磨耐蚀铜镍锡合金及其棒材加工方法，包括如下步骤：
[0012]S1、
获得铜镍锡合金棒坯；
[0013]将镍含量
5wt
％～
8wt
％
、
锡含量
4.5wt
％～
6.5wt
％
、
锰含量
≤0.5wt
％
、
锌含量
≤0.5wt
％
、
铁含量
≤0.8wt
％
、
铜为余量进行收集，并采用熔炼配合半连续电磁搅拌铸造的方法获得铜镍锡合金棒坯；
[0014]S2、
均匀化处理；
[0015]将上一步骤获得的铜镍锡合金棒坯放入固溶炉中进行加热，在
400
～
900℃
温度范围内阶梯式升温，加热保温时间共计
16
～
30h
；
[0016]S3、
车皮；
[0017]将上一步骤获得的棒坯表面氧化层
、
表面缺陷车削干净；
[0018]S4、
水封挤压；
[0019]将上一步骤加工后的坯料加热至
700
～
900℃
，控制挤压比5～
15
，应变率
≥0.1s
～1，将坯料挤压加工至需求直径；
[0020]S5、
一次冷变形；
[0021]将上一步骤获得的坯料进行
30
％～
60
％的冷变形加工，通过冷加工将坯料直径减径；
[0022]S6、
固溶处理；
[0023]将所上一步骤获得的坯料在固熔炉中进行温度
700
～
900℃
的固溶处理，加热保温时间
10
～
12h
；
[0024]S7、
一次表面清洗；
[0025]将上一步骤获得的坯料经碱洗脱脂
→
水洗
→
酸洗
→
纯水洗
→
钝化
→
烘干的表面清洗工序进行处理，去除表面氧化皮；
[0026]S8、
二次冷变形；
[0027]将上一步骤获得的坯料进行
10
～
45
％的冷变形，通过冷加工将坯料直径减径；
[0028]S9、
矫直；
[0029]将上一步骤获得的坯料使用矫直机进行矫直；
[0030]S10、
定尺锯切；
[0031]将上一步骤获得的坯料通过圆盘锯定尺锯切成需求的长度；
[0032]S11、
时效处理；
[0033]将上一步骤获得的坯料通过气氛保护退火炉进行时效处理，时效处理温度
350
～
500℃
，时效时间2～
6h
；
[0034]S12、
二次表面清洗；
[0035]将上一步骤获得的坯料，经经碱洗脱脂
→
水洗
→
酸洗
→
纯水洗
→
钝化
→
烘干的表面清洗工序进行处理，去除表面氧化皮，封闭表面，防止棒材氧化
。
[0036]进一步限定，步骤
S2
中，加热保温时间根据坯料的直径确定，确保锭坯热透并有足够的时间让溶质元素回溶至铜基体中，保证均匀化处理的效果
。
[0037]进一步限定，步骤
S4
中，挤压比为
10
，挤压比太小，坯料变形不充分，组织不均匀，挤压比太大，容易超出材料塑性加工范围，表面质量差
。
[0038]进一步限定，步骤
S5
和步骤
S8
中，减径方式包括径锻
、
模锻和拉伸，保证对冷变形加工率的控制，主要根据性能需求来确定冷变形加工率
。
[0039]进一步限定，步骤
S6
中，加热保温时间根据坯料直径和装炉量确定，控制固溶处理后坯料平均晶粒直径范围在
20
～
50
μ
m
，保证内部组织的塑性和韧性
。
[0040]进一步限定，步骤
S11
中，时效处理后平均晶粒直径大小
20
～
40
μ
m
，组织中无明显的不连续析出相，消除残余应力，稳定组织和尺寸
。
[0041]采用本专利技术的有益效果：
[0042]本专利技术通过试验，开发出镍含量
5wt
％～
8wt
％，锡含量
4.5wt
％～<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种衬套用高强高耐磨耐蚀铜镍锡合金及其棒材加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
获得铜镍锡合金棒坯；将镍含量
5wt
％～
8wt
％
、
锡含量
4.5wt
％～
6.5wt
％
、
锰含量
≤0.5wt
％
、
锌含量
≤0.5wt
％
、
铁含量
≤0.8wt
％
、
铜为余量进行收集，并采用熔炼配合半连续电磁搅拌铸造的方法获得铜镍锡合金棒坯；
S2、
均匀化处理；将上一步骤获得的铜镍锡合金棒坯放入固溶炉中进行加热，在
400
～
900℃
温度范围内阶梯式升温，加热保温时间共计
16
～
30h
；
S3、
车皮；将上一步骤获得的棒坯表面氧化层
、
表面缺陷车削干净；
S4、
水封挤压；将上一步骤加工后的坯料加热至
700
～
900℃
，控制挤压比5～
15
，应变率
≥0.1s
～1，将坯料挤压加工至需求直径；
S5、
一次冷变形；将上一步骤获得的坯料进行
30
％～
60
％的冷变形加工，通过冷加工将坯料直径减径；
S6、
固溶处理；将所上一步骤获得的坯料在固熔炉中进行温度
700
～
900℃
的固溶处理，加热保温时间
10
～
12h
；
S7、
一次表面清洗；将上一步骤获得的坯料经碱洗脱脂
→
水洗
→
酸洗
→
纯水洗
→
钝化
→
烘干的表面清洗工序进行处理，去除表面氧化皮；
S8、
二次冷变形；将上一步骤获得的坯料进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺玲慧，
申请(专利权)人：湖南高创科惟新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：