CN1021777C - 含锑铜基粉末冶金材料 - Google Patents

Abstract

本发明的含锑铜基粉末冶金材料，是以国内减摩材料中应用是多的铜基材料QSn6-6-3青铜粉为基体，充分利用我国锑资源而研制成功的。其性能达到和超过了QSn6-6-3青铜粉的技术标准，同时，该粉末还具有良好的压制成型性能和烧结性能，为粉末制品生产创造了有利条件，使成品率大幅度提高。本发明的另一特点是可节约昂贵的锡，代替QSn6-6-3青铜粉用作减摩材料，每吨降低成本500-800元，如按全国每年生产三千吨青铜粉，若全部采用本发明粉末材料，则将收益150-240万元，预计今后将有更广阔的应用前景。

Description

本发明属于一种含锑铜基粉末冶金减摩材料。

目前，我国在减摩材料方面应用最广泛的是QSn6-6-3青铜粉，每年消耗数千吨，QSn6-6-3青铜粉含有6%的锡，即每吨含锡60公斤，由于锡资源在我国较缺乏，因此该种合金成本较高，不适合我国国情。

本发明的目的，在于立足我国资源条件和经济原则，提供一种含锑铜基粉末冶金减摩材料，我国锑资源丰富，用锑代替部分锡，每吨价格仅为QSn6-6-3青铜粉的1/5-1/4，而其性能可达到和超过QSn6-6-3青铜粉的技术标准。

本发明提供了一种含锑铜基粉末冶金减摩材料，其化学成分为（重量）：锡1-5%，锌4-8%，铅2-4%，锑5-1%，铈0.01-0.3%或镧0.01-0.3%或铈加镧0.01-0.3%或混合稀土0.01-0.5%，余量为铜。

本发明铜基粉末材料是以QSn6-6-3青铜粉为基体，添加锑和少量稀土元素而研制成功的。QSn6-6-3青铜粉含有6%锡，6%锌，3%铅。青铜合金的机械性能与含锡量有很大的关系，抗拉强度与延伸率随含锡量的增加而提高，当含锡量超过6-7%后，由于组织中出现硬脆δ相，虽使强度继续提高，但延伸率迅速降低，锌、铅能改善二元锡青铜的工艺性能和使用性能，其中锌能缩小锡青铜的结晶范围，从而减少偏析，并能提高合金的耐蚀性，锌还能溶于铜中形成α相固深体，α相为面心立方晶格，塑性好，适于冷热压力加工，铅几乎不溶于青铜合金，在显微组织中以纯组元形式出现，它能改善青铜合金的切削性能，降低摩擦系数，因此，本发明选择QSn6-6-3青铜粉作为基体，以锑代替部分锡，以求保持青铜合金的原有特性，同时进一步提高其耐磨耐蚀性能。

锑具有良好的化学稳定性和相对较高的耐磨性，在青铜合金组织中，以细小微粒均匀分布在铜基体中，部分与铅互溶形成固溶体，可增加铜基体的抗磨蚀性能和耐磨性能。同时，在铜基合金中加入锑能提高粉末冶金制品的烧结密度，促进铜基粉末制品的致密化。

根据铜-锑二元合金相图，在488℃以下，锑在铜中的溶解度随着温度的下降而降低，导致锑大量析出，因此，熔铸铜-锑合金冷却后容易出现成分不均匀现象，而采用粉末冶金喷雾制粉方法，在熔融状况下直接快冷喷成细小的颗粒，制成粉末，再混合压制成型，烧结制成产品，解决了直接熔铸铜-锑合金成分不均匀的现象。

本发明合金粉末的生产工艺流程为：原材料准备-熔炼-气体雾化-烘干-过筛-粉末。

熔炼：采用50KW中频感应炉，石墨坩锅熔化。坩锅内装料要紧密，先将电解铜块装入填好，待炉内出现液相后再顺次将锑、铅、锡加入，锌在出炉前十五分钟加入，使金属液全部复盖锌块，防止锌蒸发，最后加入金属铈或金属镧或混合稀土，搅拌后马上浇铸。熔炼过程中要防止原材料搭桥，特炉料全部化清后除渣。

气体雾化装置由空气压缩机、环缝喷嘴、冷却水桶、漏包、熔炼炉组成。

雾化：采用压缩空气作为高速气流，雾化要克服液体金属原子间的结合力，使之分散成粉末。

实施例：

将上述工艺生产的含锑铜基合金粉末压制烧结成含油轴衬，其工序如下：将含锑铜基合金粉末加入0.5-1%的硬脂酸锌，在不锈钢制球磨桶内混合均匀，根据所需产品形状尺寸选定钢模，在20-60MPa压力下冷压成形，为了保证其强度和孔隙率，压制密度选择在6-7克/立方厘米。烧结采用氢气烧结炉连续式推舟，800-820℃保温30-60分钟，填料采用预先培烧的氧化铝粉，为了达到一定的尺寸，提高表面光洁度，可在适当的范围内整形处理。

表1列有本发明合金粉末与QSn6-6-3青铜粉的粒度组成及性能对比数据。从表1中可看出，本发明合金粉末与QSn6-6-3青铜粉的粒度组成及性能基本相同，仅松装比重略大。

表2为铜基含油轴衬性能标准及用本发明的合金粉末制取的含油轴衬性能数据。从表2中可知，本发明合金粉末制取的含油轴衬，仅密度略大于铜 基含油轴衬标准外，其它各项指标均在标准范围以内。

表1

含锑铜基合金粉末    QSn6-6-3青铜粉末

颗粒形状    不规则    不规则

+80目＜1%    +80＜1%

粉末粒度

-200目40-65%    -200目40-65%

松装比重    3.2-3.3克/立方厘米    2.7-3.0克/立方厘米

流动性    ＜40秒/50克    ＜40秒/50克

压缩性    ＞6.0克/立方厘米    ＞7.0克/立方厘米

表2

径向压溃强度

牌号 密度D（g/cm³） 含油率（容积%） 硬度（HB）

（MPa）

铜基粉末    6.6-7.1    ＞18    ≥150    20-40

本发明粉末，1＃    7.15    20    155.6

本发明粉末，2＃    7.19    20    136.5    35.1

本发明粉末，3＃    7.16    20    151.3

本发明粉末4，＃    7.23    19    156.6    32.4

本发明粉末，5＃    7.23    19    143.5

表2中，径向压溃强度的计算公式为：

K＝P（D-T）/LT²

式中

K-试样的径向压溃强度，MPa;

P-试样发生破裂的载荷，N;

L-试样长度，mm;

D-试样的外径，mm;

T-试样的厚度，mm。

本发明合金粉末及其制品，其生产工艺均与QSn6-6-3青铜粉及制品相似。由于减少了昂贵的锡，使生产成本大大降低，每吨可节约费用500-800元，按全国每年需生产三千吨青铜粉计算，可收益150-240万元。该合金粉末的性能达到和超过了QSn6-6-3青铜粉的技术标准，而且具有良好的压制成型与烧结性能，可大幅度提高粉末制品的成品率，其成品率可达到95%以上，该合金粉末可广泛用于生产减摩材料、过滤器以及结构件等等。

Claims (1)

1、一种含锑铜基粉末冶金减摩材料，其特征是含(重量)锡1-5%，锌4-8%，铅2-4%，锑5-1%，铈0.01-0.3%或镧0.01-0.3%或铈加镧0.01-0.3%或混合稀土0.01-0.5%，余量为铜。