CN102808850B - 一种滑动轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滑动轴承，所述滑动轴承包括钢背层、铜合金基底层、中间层和减摩层，所述铜合金基底层位于钢背层的上部，中间层位于铜合金基底层和减摩层的中间；所述钢背层为优质低碳钢，所述铜合金基底层按重量百分比计含有如下元素：锡6～10%，镍0.3～5%，铟0.5～2%，固体润滑剂1.0～10%，硬质颗粒1.0～5.0%，余量为铜。本发明使一种环保、承载能力高、抗疲劳强度好且使用寿命长的滑动轴承。同时本发明滑动轴承的加工成本低、制作方式简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种滑动轴承。
背景技术
内燃机滑动轴承主要有支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度、减少转轴与支承之间的摩擦与磨损的作用。内燃机滑动轴承主要分为铜合金滑动轴承和铝合金滑动轴承两种，铝合金滑动轴承由于承载能力低，所以多数用于小轿车等轻载的场合，而铜合金滑动轴承具有高承载、高抗疲劳强度等特点，多用于重型卡车、赛车、轮船等重载条件。
随着汽车的普及，发动机的性能也大大提高。现今发动机正向着高转速、高增压、低能耗发展，要求滑动轴承要具有高的承载能力、低的摩擦系数和长的寿命，所以铜合金材料的滑动轴承就成为主要选择。而传统的铜合金材料多数为CuPb20Sn4，CuPb24Sn，CuPb10Sn10，CuPb17Sn5等含铅材料，含铅量高达20%，对环境污染严重。为了适应滑动轴承发展的新需求，我们急需提供一种承载能力高、抗疲劳强度好、且环保无铅的新型滑动轴承。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷提供一种环保、承载能力高、抗疲劳强度好且使用寿命长的滑动轴承。
本发明的另一个目的是提供一种节约成本、制作方式简单的加工上述滑动轴承的方法。
本发明的技术方案是：
本发明公开了一种滑动轴承，所述滑动轴承包括钢背层、铜合金基底层、中间层和减摩层，所述铜合金基底层位于钢背层的上部，中间层位于铜合金基底层和减摩层的中间；所述钢背层为优质低碳钢，所述铜合金基底层按重量百分比计含有如下元素：锡6～10%，镍0.3～5%，铟0.5～2%，固体润滑剂1.0～10%，硬质颗粒1.0～5.0%，余量为铜。
一种滑动轴承，其中铜合金层按重量百分比计含有如下元素：锡6%，镍0.3%，铟2%，固体润滑剂10%，硬质颗粒1.0%，余量为铜。
一种滑动轴承，其中铜合金层按重量百分比计含有如下元素：锡10%，镍5%，铟0.5%，固体润滑剂1%，硬质颗粒5%，余量为铜。
一种滑动轴承，其中铜合金层按重量百分比计含有如下元素：锡8%，镍3.1%，铟1.3%，固体润滑剂4%，硬质颗粒2.5%，余量为铜。
一种滑动轴承，其中固体润滑剂包括石墨和二硫化钼，石墨和二硫化钼的重量配比为1：1；硬质颗粒为Fe2P或Fe3P或FeB或Fe2B或Fe3B中的任意一种或任意几种的组合。
一种滑动轴承，其中减摩层为电镀镀层，电镀镀层为锡铜镀层或锡镀层中的任意一种；所述锡铜镀层按重量百分配比计：铜含量小于10%，余量为锡。
一种滑动轴承，所述减磨层为喷涂镀层，所述喷涂镀层包括树脂、二硫化钼和石墨三种物质，按重量百分配比计三种物质具体含量为二硫化钼为20%~75%，石墨为5%~20%，余量为树脂。
一种滑动轴承，其中中间层由镍或镍锡材料组成，所述镍锡材料按重量百分比计含有镍不低于60%，余量为锡。
一种滑动轴承的加工方法，具体步骤如下：
（1）按照所述铜合金中个元素的重量配比，采用水雾法制取铜合金粉末；
（2）将固体润滑剂、硬质颗粒和铜合金粉末均匀混合；
（3）将上述粉末均匀地铺在钢背层上；
（4）经过初烧、初轧、复烧、复轧制成所述滑动轴承。
本发明滑动轴承为多层材料结构，其中基底层位于钢背层上面，钢背层是由低碳钢组成，本发明铜合金材料上面的减摩层可以是电镀镀层也可以是喷涂镀层，在铜合金基底层与减磨层之间的中间层可以阻挡产品在工作中由于铜的扩散而引起的基底层性能下降的现象，从而大大提高了轴瓦的性能。
本发明滑动轴承的钢背层中低碳钢的硬度大于160HV，延伸率大于10%，钢板的厚度不超过20mm，长度不超过2500mm,宽度不超过1000mm。基底层中铜合金的硬度大于90HV，铜合金采用烧结的方法复合在钢板上。
本发明具有如下优点：1、本发明滑动轴承不含铅等有害元素，既减少了操作人员和使用人员的危害，也减少了环境的危害，符合环保的要求；2、本发明具有优越的承载性能，抗疲劳强度达到160MPa以上，而传统的铜铅材料只能达到130～150MPa；3、抗疲劳强度好，通过用“英国格雷西尔蓝宝石疲劳试验台”对本发明滑动轴承进行抗疲劳强度测试显示：本发明材料的抗疲劳强度达到160MPa以上，符合内燃机要求；4、使用寿命长，本发明滑动轴承在有油润滑时，10Kg加载60分钟时，其磨损量在0.0020g以下，而铜铅材料在同样条件下，其磨损量在0.02g以上，相同时间相同加载的情况下，本发明的滑动轴承其磨损量只有电镀铅锡铜的十分之一；5、耐腐蚀性好，采用“盐雾试验箱”对本发明滑动轴承的耐腐蚀性进行测试，结果表明，本发明材料的耐腐蚀性较传统的CuPb24Sn材料的耐腐蚀性好；6、稳定性能好，通过250℃高温测试表明本发明材料制作的滑动轴承，高温不变形，稳定性能较好；7、本发明滑动轴承是采用粉末烧结的方式加工而成，无需对原有设备进行大规模的改造，节约制造成本，易于推广，可广泛运用于滑动轴承相关部件的生产。
附图说明
图1为本发明滑动轴承的剖切结构示意图。
具体实施方式
一种滑动轴承，所述滑动轴承包括钢背层、铜合金基底层、中间层和减摩层，所述铜合金基底层位于钢背层的上部，中间层位于铜合金基底层和减摩层的中间；所述钢背层为优质低碳钢，所述铜合金基底层按重量百分比计含有如下元素：锡6～10%，镍0.3～5%，铟0.5～2%，固体润滑剂1.0～10%，硬质颗粒1.0～5.0%，余量为铜。
其中，固体润滑剂包括石墨和二硫化钼，这两种物质的重量配比为1：1；硬质颗粒为Fe2P或Fe3P或FeB或Fe2B或Fe3B中的任意一种或任意几种的组合。
在所述减摩层为由锡铜或锡镀层中的任意一种材料组成的电镀镀层或者是由树脂、二硫化钼、石墨组成的喷涂镀层。
所述中间层由镍或镍锡材料组成。
实施例1
一种滑动轴承，包括钢背层、铜合金基底层、中间层和减摩层，所述铜合金基底层位于钢背层的上部，中间层位于铜合金基底层和减摩层的中间；所述钢背层为优质低碳钢，所述铜合金基底层按重量百分比计含有如下元素：锡6%，镍0.3%，铟2%，固体润滑剂10%，硬质颗粒1.0%，余量为铜。
其中，固体润滑剂为重量配比为1：1的石墨和二硫化钼组成；硬质颗粒为Fe2P；减摩层为由锡铜镀层，所述锡铜镀层按重量百分配比计：铜含量为9%，余量为锡；中间层由镍材料组成。
实施例2
一种滑动轴承，包括钢背层、铜合金基底层、中间层和减摩层，所述铜合金基底层位于钢背层的上部，中间层位于铜合金基底层和减摩层的中间；所述钢背层为优质低碳钢，所述铜合金基底层按重量百分比计含有如下元素：锡10%，镍5%，铟0.5%，固体润滑剂1%，硬质颗粒5%，余量为铜。
其中，固体润滑剂为重量配比为1：1的石墨和二硫化钼组成；硬质颗粒为Fe2P和Fe3P两种物质的组合；
减摩层为由树脂、二硫化钼、石墨三种物质组成的喷涂镀层，按重量百分配比计三种物质具体含量为二硫化钼为75%，石墨为20%，余量为树脂；中间层为镍锡材料组成，所述镍锡材料按重量百分比计含有镍30%，余量为锡。
实施例3
一种滑动轴承，包括钢背层、铜合金基底层、中间层和减摩层，所述铜合金基底层位于钢背层的上部，中间层位于铜合金基底层和减摩层的中间；所述钢背层为优质低碳钢，所述铜合金基底层按重量百分比计含有如下元素：锡8%，镍3.1%，铟1.3%，固体润滑剂4%，硬质颗粒2.5%，余量为铜。
其中，固体润滑剂为重量配比为1：1的石墨和二硫化钼组成；硬质颗粒为Fe3P和FeB和Fe2B三种物质的组合。
减摩层为由树脂、二硫化钼、石墨三种物质组成的喷涂镀层，按重量百分配比计三种物质具体含量为二硫化钼为20%，石墨为5%，余量为树脂；中间层为镍锡材料组成，所述镍锡材料按重量百分比计含有镍60%，余量为锡。
实施例4
一种制备滑动轴承的方法，制备步骤为：（1）按照所述铜合金中个元素的重量配比，采用水雾法制取铜合金粉末；（2）将固体润滑剂、硬质颗粒和铜合金粉末均匀混合；（3）将上述粉末均匀地铺在钢背层上；（4）经过初烧、初轧、复烧、复轧制成所述滑动轴承。
如图1所示，本发明滑动轴承包括钢背层1、铜合金基底层2、中间层4和减摩层3，所述铜合金基底层2位于钢背层1的上部，中间层4位于铜合金基底层2和减摩层3的中间。
本发明滑动轴承与现有技术比较例的性能对比如下：
上表中是采用“英国格雷西尔蓝宝石疲劳试验台”测试本发明的抗疲劳强度的。试验验证，本发明的抗疲劳强度达到150MPa时，未发生疲劳，符合内燃机要求。
上表中采用“盐雾试验箱”测试材料的耐腐蚀性，本发明的耐腐蚀性较比较例CuPb24Sn材料的耐腐蚀性好。
上表中耐高温性测试是对被测试材料在规定的高温条件下发生变形的性能进行测试，实验表明发明材料耐高温性能优良。
由此可见，本发明具有较强的抗疲劳强度、耐腐蚀性好、耐高温性能优良、环保。
Claims (7)
1.一种滑动轴承，其特征在于：所述滑动轴承包括钢背层、铜合金基底层、中间层和减摩层，所述铜合金基底层位于钢背层的上部，中间层位于铜合金基底层和减摩层的中间；所述钢背层为优质低碳钢，所述铜合金基底层按重量百分比计含有如下元素：锡6～8%，镍3.1～5%，铟0.5～2%，固体润滑剂1.0～10%，硬质颗粒1.0～5.0%，余量为铜，
所述固体润滑剂包括石墨和二硫化钼，石墨和二硫化钼的重量配比为1:1；所述硬质颗粒为Fe2P或Fe3P或FeB或Fe2B或Fe3B中的任意一种或任意几种的组合。
2.根据权利要求1所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述铜合金层按重量百分比计含有如下元素：锡8%，镍3.1%，铟1.3%，固体润滑剂4%，硬质颗粒2.5%，余量为铜。
3.根据权利要求1所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述减摩层为电镀镀层，电镀镀层为锡铜镀层或锡镀层中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述锡铜镀层按重量百分配比计：铜含量小于10%，余量为锡。
5.根据权利要求1所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述减摩层为喷涂镀层，所述喷涂镀层包括树脂、二硫化钼和石墨三种物质，按重量百分配比计三种物质具体含量为二硫化钼为20%~75%，石墨为5%~20%，余量为树脂。
6.根据权利要求1所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述中间层由镍或镍锡材料组成，所述镍锡材料按重量百分比计含有镍不低于60%，余量为锡。
7.权利要求1~6所述的任意一种滑动轴承的加工方法，具体步骤如下：
（1）按照所述铜合金中各元素的重量配比，采用水雾法制取铜合金粉末；
（2）将固体润滑剂、硬质颗粒和铜合金粉末均匀混合；
（3）将上述粉末均匀地铺在钢背层上；
（4）经过初烧、初轧、复烧、复轧制成所述滑动轴承。
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