CN103710571A

CN103710571A - 一种摩擦副青铜合金材料及其生产工艺

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Publication number: CN103710571A
Application number: CN201310636725.5A
Authority: CN
Inventors: 王仁江
Original assignee: AVIC Liyuan Hydraulic Co Ltd
Current assignee: AVIC Liyuan Hydraulic Co Ltd
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-02
Also published as: CN103710571B

Abstract

本发明公开了一种摩擦副青铜合金材料及其生产工艺，按重量百分比计算，其含量包括锡9～11%、铅10～12%、镍2～4%和锌2～4%，其余为铜。摩擦副青铜合金材料的生产工艺为：先将配料好的铜料和镍料放入熔化炉升温熔化，然后加入合金配料总重量1～1.5%的覆盖剂，熔化后再加入1/3的锌块熔化，搅拌出气；再先后加入铅块、锡块，熔化后加入剩余2/3的锌，调整温度至1150～1170℃，加入合金配料总量0.1%的磷脱氧，经过搅拌，并静置1～3分钟后打渣；打渣后重新调整合金液温度至1150～1170℃，压入经锡薄包裹好的稀土，静置30秒后充分搅拌，然后后出炉浇注。本发明改变了合金组织及性能，达到了很好的使用效果，比现有摩擦副材料具有更好的摩擦学匹配特性和更好的抗疲劳磨损以及抗粘着磨损的能力。

Description

一种摩擦副青铜合金材料及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种用于柱塞泵或马达中的摩擦副材料及其生产工艺，特别涉及一种摩擦副青铜合金材料及其生产工艺。

背景技术

在工程机械乃至航空航天领域中，大量使用着高压柱塞式液压泵和马达。液压泵与马达中存在多对精密摩擦副，如转子/柱塞、转子/配流盘配等配流副；斜盘/轴瓦变量副、阀芯/阀套控制副等。这些摩擦副的使用寿命和可靠性决定着其所在机械的使用寿命与可靠性。为了解决摩擦副的摩擦学相容性问题，国内外在摩擦副的结构设计、选材以及热处理等方面开展了大量的研究和试验工作。譬如在结构设计上，通过增设润滑油槽、优化辅助支撑，改变剩余压紧力等方式来改善摩擦福的润滑条件和油膜建立条件；在配对方式上采用软硬配对结构，在提高材料抗磨性能方面通过各种表面改性处理，如表面渗入、表面注入、表面喷涂等来提高工件表面的抗磨或减摩性能，这些实践在一定程度上解决了摩擦副的匹配问题，也获得了很多宝贵的经验，然而，从工业化的角度讲，针对高速、重载工况下使用的柱塞泵和马达中的配流副、变量副过早产生粘着磨损失效的问题，始终没有得到很好的解决。

国外在软硬、配对的转子/配油盘、斜盘/轴瓦等变量副方面，若其中“软”件为双金属结构，则采用背钢加铸造锡青铜方式；如采用非双金属结构，则多选择复杂黄铜来制作。国外使用的双金属存在的问题主要是青铜层的抗磨性能不理想，使用寿命比较短，而采用复杂黄铜制作的偶件，虽抗磨性能比较好，但其摩擦学相容性比却较差，对配对材料要求很苛刻；国内同业仿照国外制作的同类摩擦副，因材质纯净度以及微观化学成分与国外相同或相近材料存在的差异，往往不能达到国外同类材料的使用性能；且很多时候出现摩擦学不相容，装机测试即产生较严重的粘着磨损。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种摩擦副青铜合金材料及其生产工艺。本发明的青铜合金材料能够解决高压柱塞泵、马达中的配流副和变量副的粘着磨损失效以及摩擦学不相容问题，而且具有硬度更高、更耐磨、摩擦学相容性、加工性能更好的特点。

本发明的技术方案：一种摩擦副青铜合金材料，其特征在于：按重量百分比计算，其含量包括锡9～11%、铅10～12%、镍2～4%、锌2～4%，其余为铜。

前述的摩擦副青铜合金材料中，按重量百分比计算，其含量包括锡10%、铅11%、镍3%、锌3%，其余为铜。

前述的摩擦副青铜合金材料的生产工艺，包括如下步骤：

第一步骤，先将配料好的铜料和镍料放入熔化炉升温熔化，然后加入合金配料总重量1～1.5%的覆盖剂，熔化后再加入1/3的锌块熔化，搅拌出气；

第二步骤，先后加入铅块和锡块熔化，然后再加入剩余的2/3锌，调整合金液温度至1150～1170℃后，加入合金配料总重量0.1%的磷脱氧，经过搅拌后静置1～3分钟打渣；

第三步骤，打渣后重新调整合金液温度至1150～1170℃，然后通过稀土进行变质处理，静置30秒后充分搅拌，搅拌后出炉浇注。

前述铸造青铜摩擦副材料的生产工艺中，第一步骤中所述的覆盖剂为硅酸盐玻璃。

前述铸造青铜摩擦副材料的生产工艺中，第二步骤中所述的磷来源于磷铜，磷铜的磷含量折算为合金配料总重量的0.1%。

前述的摩擦副青铜合金材料的生产工艺中，所述的第三步骤的变质处理是采用锡簿包裹好的稀土进行变质，稀土的重量为合金配料总量的0.1～0.14%。

前述的摩擦副青铜合金材料的生产工艺中，稀土的重量为熔化炉内炉料重量的0.12%。

前述的摩擦副青铜合金材料的生产工艺中，所述的稀土为二氧化铈。

与现有技术相比，本发明通过调整合金元素含量、生产工艺，改变合金组织及性能，达到了很好的使用效果。经力学性能、摩擦副匹配性能测试，在工程机械领域，本发明比现有摩擦副材料具有更好的摩擦学匹配特性和更好的抗疲劳磨损以及抗粘着磨损的能力。

本发明材料与传统青铜摩擦副材料的力学性能对照结果见表1所示。

表1本发明材料与传统青铜材料ZCuPb15Sn8力学性能对比：

此外，将本发明材料与传统青铜材料制作的同种摩擦副在相同工况下经300小时台架试验后的磨损情况对比，结果发现本发明材料几乎没有磨损，而传统青铜制作的配流盘零件却磨损非常严重，已磨出超过0.3mm深的沟槽。

附图说明

图1是本发明材料金相组织（100X）图；

图2是现有材料ZCuPb15Sn8金相组织（100X）图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种摩擦副青铜合金材料，按重量百分比计算，其含量包括锡9～11%、铅10～12%、镍2～4%和锌2～4%，其余为铜。

优选的，按重量百分比计算，其含量包括锡10%、铅11%、镍3%和锌3%，其余为铜。

上述的摩擦副青铜合金材料的生产工艺，包括如下步骤：

第二步骤，再先后加入铅块和锡块，熔化后加入剩余的2/3锌，调整合金液温度至1150～1170℃后，加入合金配料总重量0.1%的磷脱氧，经过搅拌后静置1～3分钟打渣；

第三步骤，打渣后重新调整熔化炉温度至1150～1170℃，然后采用稀土进行变质处理，静置30秒，充分搅拌后出炉浇注。

第一步骤中所述的覆盖剂为硅酸盐玻璃。

第二步骤中所述的磷来源于磷铜，其折算磷含量为合金配料总重量的0.1%。

第三步骤变质处理用的稀土，变质时采用锡簿包裹好好后压入，其用量为合金配料总重量的0.1～0.14%，优选的稀土的重量为熔化炉内炉料重量的0.12%。

前述的稀土为二氧化铈。

Claims

1.一种摩擦副青铜合金材料，其特征在于：按重量百分比计算，其含量包括锡9～11%、铅10～12%、镍2～4%、锌2～4%，其余为铜。

2.如权利要求1所述的摩擦副青铜合金材料，其特征在于：按重量百分比计算，其含量包括锡10%、铅11%、镍3%、锌3%，其余为铜。

3.如根据权利要求1或2所述的摩擦副青铜合金材料的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：

4.如权利要求3所述铸造青铜摩擦副材料的生产工艺，其特征在于：第一步骤中所述的覆盖剂为硅酸盐玻璃。

5.如权利要求3所述铸造青铜摩擦副材料的生产工艺，其特征在于：第二步骤中所述的磷来源于磷铜，磷铜的磷含量折算为合金配料总重量的0.1%。

6.如权利要求3所述的摩擦副青铜合金材料的生产工艺，其特征在于：所述的第三步骤的变质处理是采用锡簿包裹好的稀土进行变质，稀土的重量为合金配料总量的0.1～0.14%。

7.如权利要求6所述的摩擦副青铜合金材料的生产工艺，其特征在于：所述的稀土的重量为熔化炉内炉料重量的0.12%。

8.如权利要求6所述的摩擦副青铜合金材料的生产工艺，其特征在于：所述的稀土为二氧化铈。