CN101100735A - 滑动轴承浸渍涂覆挂底用增强型锡基合金 - Google Patents
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Abstract
一种滑动轴承浸渍涂覆挂底用增强型锡基合金，其特征在于：所述合金是由下述重量比的原料制备而成，其中：锡78～97％、镍0.1～5％、铜0.1～9％、铋0～5％、锑0～6％、镓0～6％、银0～8％、铈镧稀土0～1％、铱0～1％。利用本发明制造出的滑动轴承浸渍涂覆挂底用增强型锡基合金，可以使巴氏合金和轴承瓦体材料的连接层强度达到58MPa～65MPa，相比现有技术具有强度高、浸润性好、结合质量牢固可靠特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金材料，具体说是涉及一种滑动轴承浸渍涂覆挂底用增强型锡基合金。
背景技术
巴氏合金是一种广为人知的轴承材料，与其它轴承材料相比，巴氏合金具有更好的适应性和压入性，是唯一适合相对于低硬度轴转动的材料，广泛用于大型船用柴油机、涡轮机、交流发电机，以及其它大型旋转机械。巴氏合金按其成分可分为锡基和铅基两种。锡基轴承合金的摩擦系数和膨胀系数小，具有良好的塑性、减摩性、耐蚀性、导热性、耐冲击性和工艺性，抗咬合能力强，广泛用于制作航空发动机、汽轮机、内燃机等大型机器的高速轴瓦。铅基轴承合金的强度、硬度、韧性、导热性、耐蚀性及减摩性均比锡基轴承合金低，但因锡的质量分数低，价格较便宜，所以，广泛用于制造汽车、拖拉机、轮船、减速器等承受中、低载荷的中速轴承。根据滑动轴承行业提供的信息，国内每年消耗的轴承合金有10000～12000吨，价值10～12亿元。每年用于轴承生产挂锡用锡锭有1000～1500吨，价值1～1.5亿元。
巴氏合金由锡、铅、铜、锑等金属元素构成，在软的基体内形成硬六方体组织，从而使巴氏合金具有耐磨的性质。巴氏合金轴承通过利用高压油楔的作用，托起转子使之高速转动。由于巴氏合金的强度较低，一般都浇注在钢、铸铁或青铜的瓦体上，制成双金属轴瓦，利用瓦体材料来增强合金的强度。巴氏合金的浇注是巴氏合金轴承制造过程中不可缺少的一环，在巴氏合金轴承浇注后的检查中，经探伤检查都常常发现在结合面处有超过标准的缺陷显示，一些品种的着色探伤或超声波探伤超标缺陷检出率几乎达100％，严重制约生产进度和产品质量效益。随着时间的推移，剥落和脱壳损坏成为巴氏合金轴承使用的疑难问题之一。
若将巴氏合金直接与瓦体相结合，难于形成良好结合力。因此浇注巴氏合金中，为了提高合金层与瓦体的结合力，避开巴氏合金与瓦体金属结合力弱的问题，目前国内外生产应用中都是采用以纯锡为过渡层的措施。巴氏合金与瓦体之间的结合力完全依靠纯锡与瓦体之间的结合强度来保证。纯锡熔点为232℃，熔液流动性好，能在钢和铜瓦体表面附着，但其相对于一些合金，具有强度偏低，对轴承基体表面结合效果差等先天不足。巴氏合金的强度在60～70MPa范围，纯锡的强度在25～40MPa。在瓦体、纯锡、巴氏合金三层金属之中，以纯锡的强度最弱，因此提高结合力的关键在于纯锡与瓦体金属的结合强度。
经浙江冶金产品质量检测有限公司测试国内某著名轴承公司提供的使用纯锡来做过渡层的8块轴承合金试样，轴承合金连接强度分别为42.45MPa、41.05MPa、41.8MPa、50MPa、54MPa、41.7MPa、41.15MPa、43.6MPa，小于美国西屋——西门子公司要求55MPa的技术指标。巴氏合金轴承使用中希望结合层的强度能够达到55MPa以上，以避免剥落和脱壳，延长轴承使用寿命。一方面纯锡强度偏低，需要用强度高的合金代替纯锡；另一方面，需要提高结合层材料对瓦体的浸润工艺性能，减少挂底缺陷，以提高纯锡与瓦体金属的结合强度。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种不仅可提高巴氏合金轴承挂底结合层纯锡的强度，并可改善纯锡对瓦体的浸润性能的轴承浸渍涂覆挂底用增强型锡基合金。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的轴承浸渍涂覆挂底用增强型锡基合金是由下述重量比的原料制备而成，其中：锡78～97％、镍0.1～5％、铜0.1～9％、铋0～5％、锑0～6％、镓0～6％、银0～8％、铈镧稀土0～1％、铱0～1％。
本发明以锡金属为主要原料，所添加的其它各合金元素的作用如下：
镍：镍使锡的熔点提高，可以提高锡的强度和热强性；
铜：铜在锡中的溶解度很小，铜可以和锡形成Cu3Sn和Cu6Sn5金属化合物，会使锡的熔点升高，强度增大，并可使锡的铺展面积略有增加；
铋：铋的加入可使锡得熔点下降，强度、润湿和铺展能力提高。但过量会使锡变脆；
锑：锑的加入可以改善锡的润湿性，使机械强度增加；
镓：镓可以改善润湿性，提高强度，少量的镓即可以大幅提高锡的强度，镓还可以提高锡液的抗氧化和烧损能力，但成本较高；
银；银的加入可以改善润湿性，尤其是能提高锡的热强性；
铈镧稀土：对润湿性能无明显影响，但可以明显提高锡的强度和抗蠕变能力；
铱：铱的加入可以合金的抗氧化性，尤其是能提高不同金属之间的钎接力。
本发明合金的制备方法如下：先将高熔点组元镍、铜、锑、银、铱用炭粉覆盖，感应加热熔化制成液态中间合金；然后将锡熔化至350～400℃，炭粉覆盖保护；之后，先将制成的液态中间合金加入锡熔化液中，然后再加入铋或镓，最后加入铈镧稀土，熔化后静置30min左右，浇注出增强型锡基合金。
利用本发明制造出的轴承浸渍涂覆挂底用增强型锡基合金，可以使巴氏合金和轴承瓦体材料的连接层强度达到58MPa以上；在特定的工艺条件下，连接层强度可以达到65MPa。相比现有技术具有强度高、浸润性好、结合质量牢固可靠特点。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步描述：
实施例1
制备1号挂底用增强型锡基合金Sn89Ag6Ni2Cu1Sb2
a、按重量比取锡89％、银6％、镍2％、铜1％、锑2％；
b、先将高熔点组元银、镍、铜、锑用炭粉覆盖，感应加热熔化制成液态中间合金，备用；
c、然后将锡熔化至350～400℃，炭粉覆盖保护；
d、之后将制成的液态中间合金加入锡熔化液中，熔化后静置30min左右，浇注出增强型锡基合金。
实施例2
制备2号挂底用增强型锡基合金Sn90Cu4Ni1Sb2Bi2.5RE0.5
a、按重量比取锡90％、铜4％、镍1％、锑2％、铋2.5％、稀土元素0.5％；
b、先将高熔点组元铜、镍、锑用炭粉覆盖，感应加热熔化制成液态中间合金，备用；
c、然后将锡熔化至350～400℃，炭粉覆盖保护；
d、先将制成的液态中间合金加入锡熔化液中，然后再加入铋，最后加入稀土，熔化后静置30min左右，浇注出增强型锡基合金。
实施例3
制备3号挂底用增强型锡基合金Sn92.7Cu2Ni1Bi3Ga0.5RE0.5Ir0.3
a、按重量比取锡92.7％、铜2％、镍1％、铋3％、镓0.5％、稀土元素0.5％、铱0.3％；
b、先将高熔点组元铜、镍、铱用炭粉覆盖，感应加热熔化制成液态中间合金，备用；
c、然后将锡熔化至350～400℃，炭粉覆盖保护；
d、先将制成的液态中间合金加入锡熔化液中，然后再加入铋、镓，最后加入稀土，熔化后静置30min左右，浇注出增强型锡基合金。
Claims (1)
1、一种滑动轴承浸渍涂覆挂底用增强型锡基合金，其特征在于：所述合金是由下述重量比的原料制备而成，其中：锡78～97％、镍0.1～5％、铜0.1～9％、铋0～5％、锑0～6％、镓0～6％、银0～8％、铈镧稀土0～1％、铱0～1％。
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