CN104550906B

CN104550906B - 一种预混合青铜粉、制备方法及其应用

Info

Publication number: CN104550906B
Application number: CN201410804414.XA
Authority: CN
Inventors: 朱胜利; 王汉宁; 陈文华
Original assignee: KUNSHAN DETAI METAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: KUNSHAN DETAI METAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2017-01-04
Anticipated expiration: 2034-12-22
Also published as: CN104550906A

Abstract

本发明提供了一种预混合青铜粉、制备方法及其应用，所述预混合青铜粉按其各组分占预混合青铜粉的质量百分比主要由以下原料制备：87.4～90.2质量％的雾化铜粉与电解铜粉组成的混合铜粉、9～11质量％锡粉、0.4～0.8质量％硬脂酸锌和0.4～0.8质量％硬脂酸锂。本发明通过高压水雾化制备雾化铜粉，而后与电解铜粉混合、高温烧结团化，粉碎，筛分，再与锡粉、硬脂酸锌和硬脂酸锂混合得到预混合青铜粉。本发明预混合青铜粉的松比为2.5～2.8g/cm³，粒径分布为‑100～‑325目，由其制成的含油轴承的含油率可达30～35％，收缩率为‑0.2％～0.5％，压溃强度≥30000psi，可满足技术与市场的需求。

Description

一种预混合青铜粉、制备方法及其应用

技术领域

本发明属于金属合金技术领域，涉及一种预混合青铜粉、制备方法及其应用。

背景技术

铜锡微型含油轴承具有抗腐蚀性能强、机械强度高、导热率高、工作寿命长等优点，广泛应用于精密电子、高档家用电器、通讯设施、汽车和IT等领域中，目前已成为机械行业中一类必不可少的基础零件。由于原料铜锡粉末对微型含油轴承的最终性能影响极大，因此对原料粉末的研究和如何提高粉末性能一直受到人们的重视。

含油轴承是以金属粉末为主要原料经过粉末冶金法制得的多孔烧结体，利用烧结体中初始原料粉末粒子烧结后残留的孔隙，使润滑油浸渗到该孔隙中从而可以在无供油状态下使用。因此含油轴承中孔隙的数量、大小、形状及分布等性质均会在很大程度上影响含油轴承的性能质量，而含油轴承的这些特性是由合成该含油轴承的金属粉末的性质以及在轴承的合成过程中的条件参数所决定的，尤其是原料粉末的特性会在很大程度上决定含油轴承的最终性能。作为适合烧结含油轴承的材质，广泛使用在铜中含有约10％的锡而形成青铜合金，可使用铜粉与锡粉的混合粉末或者青铜合金粉末作为原料粉末制成青铜系烧结含油轴承。

利用现有的青铜合金粉的制造方法制造的青铜合金粉具有球形化、大颗粒大孔隙等缺点。由于粒子形状比较接近球形，因此烧结前的粉末压坯的强度弱，在制造工序中发生破裂、缺损等问题的概率高。而现有的这种制造方法，也随着轴承的小型化，而变得不受欢迎，另一方面，为了应对电动机的小型化所伴随的轴承的小型化，要求与轴接触的轴承周面的孔隙更微细且均匀的分布。而现有的原料粉末往往具有含油率偏低、强度与收缩率无法平衡以及机械强度较低的技术缺陷。

CN 1345643A公开了一种Cu-Sn10合金粉末的生产方法，其中将铜粉、锡粉以90:10重量混合，同时加入占铜锡合金粉中重量0.8-2％的硬脂酸锌或硬脂酸锂，将混合料在350-800℃温度范围内烧结，所得产物粉碎，筛分，装箱即得。此发明制备的Cu-Sn10合金粉末的松装密度≤2.5g/cm³，收缩率≤2％，流动性≤34s/50g，但并未提及由此制成的含油轴承的含油率。

CN 101880790 A公开了一种含油轴承用铜锡局部合金粉末及其制备方法，其含油轴承用铜锡局部合金粉末中各原料组分的比例是：Cu为89.5wt％～91.5wt％；Sn为8.5wt％～10.5wt％。虽然本发明制备的含油轴承用铜锡局部合金粉末能够获得理想的烧结收缩率和松装密度，并得到良好的孔隙度，但是其含油率仅为14～22％，径向压溃强度≥18kg/mm²。

因此，如何通过改良原料粉末的性质来改良含油轴承的性能质量是本领域目前急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种预混合青铜粉、制备方法及其应用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种预混合青铜粉，所述预混合青铜粉按其各组分占预混合青铜粉的质量百分比主要由以下原料制备得到：

在本发明所述预混合青铜粉的原料中，所述混合铜粉的用量可以为87.4质量％、87.6质量％、87.8质量％、88质量％、88.3质量％、88.5质量％、88.7质量％、88.9质量％、89质量％、89.2质量％、89.4质量％、89.6质量％、89.8质量％、90质量％或90.2质量％；

所述锡粉的用量可以为9质量％、9.2质量％、9.4质量％、9.6质量％、9.8质量％、10质量％、10.3质量％、10.5质量％、10.7质量％、10.9质量％或11质量％；

所述硬脂酸锌的用量可以为0.4质量％、0.43质量％、0.45质量％、0.47质量％、0.5质量％、0.54质量％、0.58质量％、0.6质量％、0.65质量％、0.68质量％、0.7质量％、0.72质量％、0.75质量％、0.78质量％或0.8质量％；

所述硬脂酸锂的用量可以为0.4质量％、0.43质量％、0.45质量％、0.47质量％、0.5质量％、0.54质量％、0.58质量％、0.6质量％、0.65质量％、0.68质量％、0.7质量％、0.72质量％、0.75质量％、0.78质量％或0.8质量％。

在本发明所述预混合青铜粉的原料中，以所述混合铜粉的质量为100％，所述混合铜粉中雾化铜粉与电解铜粉的质量百分比为：80～95％雾化铜粉，5～20％电解铜粉；其中所述雾化铜粉可以为80质量％、80.5质量％、81质量％、82质量％、83质量％、84质量％、85质量％、86质量％、87质量％、88质量％、89质量％、90质量％、90.5质量％、91质量％、91.5质量％、92质量％、92.5质量％、93质量％、93.5质量％、94质量％、94.5质量％或95质量％，所述电解铜粉可以为5质量％、5.5质量％、6质量％、6.5质量％、7质量％、7.5质量％、8质量％、8.5质量％、9质量％、10质量％、11质量％、12质量％、13质量％、14质量％、15质量％、16质量％、17质量％、18质量％、19质量％或20质量％。

在本发明所述预混合青铜粉中，所述雾化铜粉的粒径为-350目；优选地，所述锡粉的粒径为-350目；优选地，所述混合铜粉的粒径为-100目。

本发明所述预混合青铜粉的松比为2.5～2.8g/cm³，例如2.5g/cm³、2.55g/cm³、2.6g/cm³、2.65g/cm³、2.7g/cm³、2.75g/cm³或2.8g/cm³。

本发明所述预混合青铜粉的流动性为30～35s/50g，例如30s/50g、30.5s/50g、31s/50g、31.5s/50g、32s/50g、32.5s/50g、33s/50g、33.5s/50g、34s/50g、34.5s/50g或35s/50g。

本发明所述预混合青铜粉的粒径分布为：粒径为-325目的预混合青铜粉40～50％，325目＜粒径≤200目的预混合青铜粉20～30％，200目＜粒径≤100目的预混合青铜粉20～40％。

另一方面，本发明提供了一种本发明所述预混合青铜粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在中频熔炼炉中将原料一级铜板熔化成金属熔液，利用从高压喷嘴喷射出的高压水冲击金属熔液流体，脱水，动态氧化，筛分，制得雾化铜粉；

(2)向雾化铜粉中加入电解铜粉，均匀混合，高温烧结团化，粉碎，筛分，制得混合铜粉；

(3)将步骤(2)制得的混合铜粉与锡粉、硬脂酸锌以及硬脂酸锂混合均匀，制得预混合青铜粉。

在本发明所述预混合青铜粉的制备方法中，步骤(1)所述高压喷嘴为4个内径5mm的圆柱形喷嘴；优选地，所述高压水的压力为20～25MPa，例如20MPa、20.4MPa、20.8MPa、21MPa、21.3MPa、21.5MPa、21.7MPa、22MPa、22.5MPa、22.8MPa、23MPa、23.4MPa、23.8MPa、24MPa、24.2MPa、24.4MPa、24.6MPa、24.8MPa或25MPa。

在本发明所述预混合青铜粉的制备方法中，步骤(2)所述高温烧结团化的温度为800～900℃，例如800℃、810℃、820℃、830℃、840℃、850℃、860℃、870℃、880℃、890℃或900℃。

第三方面，本发明提供了本发明所述的预混合青铜粉在含油轴承制造中的应用，所制造的含油轴承的含油率为30～35％，例如30％、30.5％、31％、31.5％、32％、32.5％、33％、33.5％、34％、34.5％或35％；收缩率为-0.2％～0.5％，例如-0.2％、-0.18％、-0.15％、-0.13％、-0.1％、0％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或0.5％；压溃强度≥30000psi。

一般而言，粉末的粒度分布越微细，则粉末的流动性就越差，不利于成型。而如果要让成型后的轴承有较高的含油率，则需要制备得到分布均匀且较为不规则的颗粒，为了解决这一矛盾，经过研究，本发明将预混合青铜粉的粒径分布控制在在-100目～-325目，松比控制在2.5～2.8g/cm³，使得其具有合适的流动性(30～35s/50g)，从而可以使得由该预混合青铜粉制成的含油轴承在含油率、收缩率以及压溃强度等方面的性能有所改善。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过高压水雾化法制备雾化铜粉而后与电解铜粉混合，之后与锡粉、硬脂酸锌以及硬脂酸锂混合制备得到预混合青铜粉，将其松比控制在2.5～2.8g/cm³，并且粒径分布在-100目～-325目，颗粒较为微细，且流动性较好，由其制成的含油轴承的含油率可以达到30～35％，收缩率为-0.2％～0.5％，压溃强度≥30000psi，可以满足技术与市场的需求，具有较好的应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

在本实施例中，由以下原料制备预混合青铜粉：

所述混合铜粉中雾化铜粉与电解铜粉的质量百分比为：90％雾化铜粉，10％电解铜粉。

通过以下方法来制备上述预混合青铜粉，具体包括以下步骤：

(1)在中频熔炼炉中将原料一级铜板熔化成金属熔液，利用从内径5mm的圆柱形高压喷嘴喷射出的压力为20MPa的高压水冲击金属熔液流体，脱水，动态氧化，筛分，制得-350目的雾化铜粉；

(2)向雾化铜粉中加入电解铜粉，均匀混合，在850℃下进行高温烧结团化，粉碎，筛分，得到-100目的混合铜粉；

(3)将步骤(2)制得的混合铜粉与锡粉(-350目)、硬脂酸锌以及硬脂酸锂混合均匀，制得预混合青铜粉。

实施例2

在本实施例中，由以下原料制备预混合青铜粉：

所述混合铜粉中雾化铜粉与电解铜粉的质量百分比为：80％雾化铜粉，20％电解铜粉。

(1)在中频熔炼炉中将原料一级铜板熔化成金属熔液，利用从内径5mm的圆柱形高压喷嘴喷射出的压力为22MPa的高压水冲击金属熔液流体，脱水，动态氧化，筛分，制得-350目的雾化铜粉；

(2)向雾化铜粉中加入电解铜粉，均匀混合，在800℃下进行高温烧结团化，粉碎，筛分，得到-100目的混合铜粉；

实施例3

在本实施例中，由以下原料制备预混合青铜粉：

所述混合铜粉中雾化铜粉与电解铜粉的质量百分比为：95％雾化铜粉，5％电解铜粉。

(1)在中频熔炼炉中将原料一级铜板熔化成金属熔液，利用从内径5mm的圆柱形高压喷嘴喷射出的压力为25MPa的高压水冲击金属熔液流体，脱水，动态氧化，筛分，制得-350目的雾化铜粉；

(2)向雾化铜粉中加入电解铜粉，均匀混合，在900℃下进行高温烧结团化，粉碎，筛分，得到-100目的混合铜粉；

实施例4

在本实施例中，由以下原料制备预混合青铜粉：

所述混合铜粉中雾化铜粉与电解铜粉的质量百分比为：92％雾化铜粉，8％电解铜粉。

对比例1

在该对比例中，由以下原料制备预混合青铜粉：

制备方法与制备过程中各条件的选择与实施例1相同。

对比例2

在该对比例中，由以下原料制备预混合青铜粉：

制备方法与制备过程中各条件的选择与实施例2相同。

对比例3

在该对比例中，由以下原料制备预混合青铜粉：

制备方法与制备过程中各条件的选择与实施例2相同。

对比例4

在该对比例中，由以下原料制备预混合青铜粉：

所述混合铜粉中雾化铜粉与电解铜粉的质量百分比为：97％雾化铜粉，3％电解铜粉。

制备方法与制备过程中各条件的选择与实施例3相同。

对比例5

在该对比例中，由以下原料制备预混合青铜粉：

所述混合铜粉中雾化铜粉与电解铜粉的质量百分比为：79％雾化铜粉，21％电解铜粉。

制备方法与制备过程中各条件的选择与实施例3相同。

对比例6

在该对比例中，由以下原料制备预混合青铜粉：

制备方法与制备过程中各条件的选择与实施例4相同。

对比例7

在该对比例中，由以下原料制备预混合青铜粉：

(2)将步骤(1)制得的雾化铜粉与锡粉(-350目)、硬脂酸锌以及硬脂酸锂混合均匀，制得预混合青铜粉。

对比例8

在该对比例中，由以下原料制备预混合青铜粉：

将电解铜粉与锡粉(-350目)、硬脂酸锌以及硬脂酸锂混合均匀，制得预混合青铜粉。

测定实施例1-4以及对比例1-8制备得到的预混合青铜粉的松比，流动性和粒径分布，实施例1-4的测定结果如表1所示，对比例1-8的测定结果如表2所示。

表1实施例1-4制备得到的预混合青铜粉的性能测试结果

表2对比例1-8制备得到的预混合青铜粉的性能测试结果

将实施例1-4和对比例1-8制备得到的预混合青铜粉经过压坯、烧结工艺制成含油轴承，测试含油轴承的含油率、收缩率和压溃强度，实施例1-4的测试结果如表3所示，对比例1-8的测试结果如表4所示。

表3实施例1-4的预混合青铜粉制成的含油轴承的性能测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					含油率(％)	35	32	30	34
收缩率(％)	0.5	-0.1	-0.2	0.2
					压溃强度(psi)	≥30000psi	≥30000psi	≥30000psi	≥30000psi

表4对比例1-8的预混合青铜粉制成的含油轴承的性能测试结果

从表1和表2的结果可知，由于对比例的物料配比不在本发明的范围内，导致制备得到的预混合青铜粉与实施例制备的预混合青铜粉在松比、流动性和粒径分布上存在差异。例如，对比例1与实施例1相比，混合铜粉的含量低于87.4％，且锡粉、硬脂酸锌和硬脂酸锂的含量均大于本发明限定的含量范围，导致由此制得的预混合青铜粉在松比较大，流动性较差，且粒径分布不能控制在本发明限定的范围内；对比例2与实施例2相比，锡粉含量低于9％且硬脂酸锂含量大于0.8％，同样导致制得的预混合青铜粉的松比较大，流动性较差，且粒径分布不能控制在本发明限定的范围内；对比例3与实施例2相比，混合铜粉含量大于90.2％，且锡粉含量低于9％，导致制得的预混合青铜粉松比较大，流动性较差，且粒径分布不能控制在本发明限定的范围内；对比例6与实施例4相比，硬脂酸锌和硬脂酸锂的含量均低于0.4％，使得制得的预混合青铜粉松比较大，流动性较差，且粒径分布不能控制在本发明限定的范围内；对比例4和对比例5与实施例3相比，说明在其他组分含量相同的情况下，如果混合铜粉中雾化铜粉与电解铜粉的配比超出本发明限定的范围，也同样会影响制得的预混合青铜粉的松比和流动性以及粒径分布；对比例7中原料中应用的不是雾化铜粉与电解铜粉组成的混合铜粉，而是现有技术经常采用的高压水雾化产生的雾化铜粉，由其结果可知，原料中只利用雾化铜粉使得制备得到的预混合青铜粉的松比较大，流动性差，且粒径分布不能控制在本发明限定的范围内；对比例7中原料中采用的是电解铜粉，由其结果可知，原料中只利用雾化铜粉使得制备得到的预混合青铜粉的松比较大，流动性差，且粒径分布不能控制在本发明限定的范围内。

由表3和表4的结果对比可以看出，本发明实施例1-4的预混合青铜粉制成的含油轴承在含油率、收缩率和压溃强度方面均具有优异的性能。这是因为本发明通过控制各组分间的配比可使制备得到的预混合青铜粉具有优良的性能，从而使得由其制成的含油轴承也具有较优异的性能。对于对比例，由于在原料以及原料配比方面与实施例1-4存在差异，使得其制成的预混合青铜粉的粉末性质较差，从而使得其制成的含油轴承在含油率、收缩率和压溃强度方面的性能不佳。

综上可知，本发明制备的预混合青铜粉具有2.5～2.8g/cm³的松比，流动性为30～35s/50g，粒径为-100目～-325目，由其制成的含有轴承的含油率能够达到30～35％，收缩率在-0.2％～0.5％，压溃强度≥30000psi，能够克服现有技术中含油率低、压溃强度低等缺陷，具有较好的市场应用前景。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的预混合青铜粉及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种预混合青铜粉，其特征在于，所述预混合青铜粉按其各组分占预混合青铜粉的质量百分比主要由以下原料制备得到：

所述预混合青铜粉的粒径分布为：粒径为-325目的预混合青铜粉40～50％，325目＜粒径≤200目的预混合青铜粉20～30％，200目＜粒径≤100目的预混合青铜粉20～40％。

2.根据权利要求1所述的预混合青铜粉，其特征在于，以所述混合铜粉的质量为100％，混合铜粉中雾化铜粉与电解铜粉的质量百分比为：80～95％雾化铜粉，5～20％电解铜粉。

3.根据权利要求1所述的预混合青铜粉，其特征在于，所述雾化铜粉的粒径为-350目。

4.根据权利要求1所述的预混合青铜粉，其特征在于，所述锡粉的粒径为-350目。

5.根据权利要求1所述的预混合青铜粉，其特征在于，所述混合铜粉的粒径为-100目。

6.根据权利要求1所述的预混合青铜粉，其特征在于，所述预混合青铜粉的松比为2.5～2.8g/cm³。

7.根据权利要求1所述的预混合青铜粉，其特征在于，所述预混合青铜粉的流动性为30～35s/50g。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的预混合青铜粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述高压喷嘴为内径5mm的圆柱形喷嘴。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述高压水的压力为20～25MPa。

11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述高温烧结团化的温度为800～900℃。

12.根据权利要求1-7中任一项所述的预混合青铜粉在含油轴承制造中的应用。