CN102528048B

CN102528048B - 一种制备铝青铜-钢双金属材料的方法

Info

Publication number: CN102528048B
Application number: CN 201210050860
Authority: CN
Inventors: 杨琪; 陈进添; 何光志; 周剑平
Original assignee: HEWEI IND CO Ltd SHANGHAI; Shanghai University of Engineering Science
Current assignee: HEWEI IND CO Ltd SHANGHAI; Shanghai University of Engineering Science
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: CN102528048A

Abstract

本发明公开了一种制备铝青铜-钢双金属材料的方法，所述方法包括如下具体步骤：对铝青铜粉进行酸洗处理；将含硅量为1～5％的硅青铜粉添加到经上述处理后的铝青铜粉中，球磨使混合均匀；将上述混合均匀的粉末平铺在表面电镀铜的钢板表面；对铺粉后的钢板进行一次烧结；然后冷轧，二次烧结。经测试，由本发明方法制得的铝青铜-钢双金属材料中铝青铜的相对密度能达到99.5％以上，界面结合强度能达到85MPa以上；且所述方法具有设备投资少、成品率较高、操作简单和生产成本较低等诸多优点，适合规模化生产要求；具有工业应用价值。

Description

一种制备铝青铜-钢双金属材料的方法

技术领域

本发明涉及铝青铜-钢双金属材料的一种制备方法，具体说，是涉及一种采用粉末冶金技术制备铝青铜-钢双金属材料的方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

滑动轴承是汽车(特别是发动机)中非常重要的摩擦易损件，与发动机曲轴、活塞销、凸轮轴及汽车底盘上的某些轴类零件组成重要的摩擦副。滑动轴承材料的性能在一定程度上影响或决定着汽车和发动机的寿命、可靠性及某些主要经济技术指标。因此随着汽车及发动机性能的不断提高，滑动轴承材料的发展也相当的迅速。

随着人类社会对环境保护越来越重视，对发动机滑动轴承制造业采用的铜铅合金滑动轴承材料和其表面减摩涂层中铅的使用限制的呼声越来越高。由于铅是有毒重金属，故从保护环境的角度来看，必须严格控制在发动机滑动轴承领域中使用铜铅合金材料。

近年来，美国、欧盟和日本等发达国家对含铅滑动轴承的进口提出严格的限制，对国内滑动轴承生产企业的产品出口造成极大的影响，因此采用其它青铜合金代替铅青铜，以克服发达国家设立的技术性贸易壁垒，是摆在国内滑动轴承材料生产企业面前非常紧迫的任务。

铝青铜具有很高的强度、硬度、热稳定性、耐磨性和耐腐蚀性，是制造高速重载发动机轴承的理想材料。目前，国外将研究重点放在浇铸法生产铝青铜-钢双金属材料上。与浇铸法相比，粉末冶金法具有设备投资少、成品率较高和生产成本较低等诸多优点。

但是，由于铝青铜粉表面有一层致密的氧化膜，致使铝青铜粉难以烧结成块或烧结致密度较低，铝青铜与钢板之间的润湿性较差，烧结的双金属材料界面结合强度较低等，因此本领域至今未能突破采用粉末冶金技术制备铝青铜-钢双金属材料的上述技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种能采用粉末冶金技术制备铝青铜-钢双金属材料的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种制备铝青铜-钢双金属材料的方法，为粉末冶金法，其特征在于，包括如下具体步骤：

a)对铝青铜粉进行酸洗处理；

b)将含硅量为1～5％的硅青铜粉添加到经上述处理后的铝青铜粉中，球磨使混合均匀；

c)将上述混合均匀的粉末平铺在表面电镀铜的钢板表面；

d)将铺粉后的钢板置入真空炉内进行一次烧结：真空度控制在1×10^-1Pa～5×10^-3Pa，烧结温度控制在950℃～1000℃，保温时间控制在0.5～3小时；随炉冷却，得到铝青铜-钢双金属材料的坯料；

e)对上述坯料进行冷轧，冷轧次数为2～5次，控制单次压下量为5～20％；

f)将经冷轧后的坯料置入真空炉内进行二次烧结：真空度控制在1×10^-1Pa～5×10^-3Pa，烧结温度控制在950℃～1000℃，保温时间控制在0.5～3小时；随炉冷却，即得铝青铜-钢双金属材料。

作为进一步优选方案，对铝青铜粉进行酸洗处理的过程如下：首先将铝青铜粉置入稀盐酸水溶液中浸泡1～20分钟；然后用纯水反复清洗，直至用硝酸银水溶液检测不出氯离子为止。

作为更进一步优选方案，所述的稀盐酸水溶液的质量百分比浓度为1％～15％。

作为更进一步优选方案，所述的硝酸银水溶液的质量百分比浓度为1％。

作为进一步优选方案，所述硅青铜粉的添加量为10～30％；所述的添加量是指硅青铜的添加质量相对于混合粉末总质量的百分比。

作为进一步优选方案，在钢板表面平铺的粉末厚度为0.5～5mm。

作为进一步优选方案，对钢板表面电镀铜的工艺如下：硫酸铜浓度为180～220g/L，硫酸浓度为40～80g/L，电流密度为3～8A/dm³，以钢板作为阴极、紫铜板作为阳极，在5～35℃电镀1～5小时。

作为更进一步优选方案，对钢板表面电镀铜的工艺如下：硫酸铜浓度为180～200g/L，硫酸浓度为40～60g/L，电流密度为3～5A/dm³，以钢板作为阴极、紫铜板作为阳极，在10～30℃电镀2～4小时。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)通过对铝青铜粉的酸洗处理，提高了铝青铜粉的烧结活性；

2)通过添加低熔点的硅青铜粉，从而实现了铝青铜粉的液相烧结，使铝青铜的烧结致密度提高，从而改善了铝青铜与钢板之间的界面结合，烧结后铝青铜的相对密度能达到99.5％以上，界面结合强度能达到85MPa以上；

3)由于本发明采用的是粉末冶金方法，因此具有设备投资少、成品率较高、操作简单和生产成本较低等诸多优点，适合规模化生产要求，具有工业应用价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。

实施例1

a)对铝青铜粉进行酸洗处理：首先将铝青铜粉置入质量百分比浓度为3％的稀盐酸水溶液中浸泡10分钟，然后用纯水反复清洗，直至用质量百分比浓度为1％的硝酸银水溶液检测不出氯离子为止；

b)将含硅量为1％的硅青铜粉添加到经上述处理后的铝青铜粉中，硅青铜粉的添加量为10％，球磨使混合均匀；

c)将厚度为2.0mm的钢板，剪切成500*100mm的规格，然后进行酸洗，用清水清洗干净后，在其表面电镀铜：硫酸铜浓度为180g/L，硫酸浓度为40g/L，电流密度为3A/dm³，温度为20℃，以钢板作为阴极，紫铜板作为阳极，电镀5小时；然后将上述混合均匀的粉末平铺在表面电镀铜的钢板表面，平铺的粉末厚度为2mm；

d)将铺粉后的钢板置入真空炉内进行一次烧结：真空度控制在8×10^-3Pa，烧结温度控制在980℃，保温时间控制在2小时；随炉冷却，得到铝青铜-钢双金属材料的坯料；

e)对上述坯料进行冷轧，冷轧次数为5次，控制单次压下量为10％；

f)将经冷轧后的坯料置入真空炉内进行二次烧结：真空度控制在8×10^-3Pa，烧结温度控制在980℃，保温时间控制在2小时；随炉冷却，即得铝青铜-钢双金属材料。

经测试，制得的铝青铜-钢双金属材料中铝青铜的相对密度能达到99.57％以上，界面结合强度能达到93MPa。

实施例2

a)对铝青铜粉进行酸洗处理：首先将铝青铜粉置入质量百分比浓度为5％的稀盐酸水溶液中浸泡5分钟，然后用纯水反复清洗，直至用质量百分比浓度为1％的硝酸银水溶液检测不出氯离子为止；

b)将含硅量为2％的硅青铜粉添加到经上述处理后的铝青铜粉中，硅青铜粉的添加量为20％，球磨使混合均匀；

c)将厚度为2.0mm的钢板，剪切成500*100mm的规格，然后进行酸洗，用清水清洗干净后，在其表面电镀铜：硫酸铜浓度为200g/L，硫酸浓度为60g/L，电流密度为5A/dm³，温度为20℃，以钢板作为阴极，紫铜板作为阳极，电镀3小时；然后将上述混合均匀的粉末平铺在表面电镀铜的钢板表面，平铺的粉末厚度为3mm；

d)将铺粉后的钢板置入真空炉内进行一次烧结：真空度控制在5×10^-3Pa，烧结温度控制在990℃，保温时间控制在1小时；随炉冷却，得到铝青铜-钢双金属材料的坯料；

e)对上述坯料进行冷轧，冷轧次数为4次，控制单次压下量为12％；

f)将经冷轧后的坯料置入真空炉内进行二次烧结：真空度控制在5×10^-3Pa，烧结温度控制在990℃，保温时间控制在1小时；随炉冷却，即得铝青铜-钢双金属材料。

经测试，制得的铝青铜-钢双金属材料中铝青铜的相对密度能达到99.73％以上，界面结合强度能达到117MPa。

最后有必要在此指出的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种制备铝青铜-钢双金属材料的方法，为粉末冶金法，其特征在于，包括如下具体步骤：

a)对铝青铜粉进行酸洗处理；

b)将含硅量为1~5%的硅青铜粉添加到经上述处理后的铝青铜粉中，球磨使混合均匀；

c)将上述混合均匀的粉末平铺在表面电镀铜的钢板表面；

d)将铺粉后的钢板置入真空炉内进行一次烧结：真空度控制在1×10^-1Pa~5×10^-3Pa，烧结温度控制在950℃~1000℃，保温时间控制在0.5~3小时；随炉冷却，得到铝青铜—钢双金属材料的坯料；

e)对上述坯料进行冷轧，冷轧次数为2~5次，控制单次压下量为5~20%；

f)将经冷轧后的坯料置入真空炉内进行二次烧结：真空度控制在1×10^-1Pa~5×10^-3Pa，烧结温度控制在950℃~1000℃，保温时间控制在0.5~3小时；随炉冷却，即得铝青铜—钢双金属材料。

2.根据权利要求1所述的制备铝青铜-钢双金属材料的方法，其特征在于，对铝青铜粉进行酸洗处理的过程如下：首先将铝青铜粉置入稀盐酸水溶液中浸泡1~20分钟；然后用纯水反复清洗，直至用硝酸银水溶液检测不出氯离子为止。

3.根据权利要求2所述的制备铝青铜-钢双金属材料的方法，其特征在于：所述的稀盐酸水溶液的质量百分比浓度为1%~15%。

4.根据权利要求2所述的制备铝青铜-钢双金属材料的方法，其特征在于：所述的硝酸银水溶液的质量百分比浓度为1%。

5.根据权利要求1所述的制备铝青铜-钢双金属材料的方法，其特征在于：所述硅青铜粉的添加量为10~30%。

6.根据权利要求1所述的制备铝青铜-钢双金属材料的方法，其特征在于：在钢板表面平铺的粉末厚度为0.5~5mm。

7.根据权利要求1所述的制备铝青铜-钢双金属材料的方法，其特征在于：对钢板表面电镀铜的工艺如下：硫酸铜浓度为180~220g/L，硫酸浓度为40~80g/L，电流密度为3~8A/dm³，以钢板作为阴极、紫铜板作为阳极，在5~35℃电镀1~5小时。

8.根据权利要求7所述的制备铝青铜-钢双金属材料的方法，其特征在于：对钢板表面电镀铜的工艺如下：硫酸铜浓度为180~200g/L，硫酸浓度为40~60g/L，电流密度为3~5A/dm³，以钢板作为阴极、紫铜板作为阳极，在10~30℃电镀2~4小时。