CN104889404A - 一种粉末冶金高镍合金轴承材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粉末冶金高镍合金轴承材料，所述高镍合金轴承材料由以下重量份数的各组分组成：锡粉8-11％，复合石墨粉5-10％，复合镍粉40-50％，磷铜粉2-6％，余量为铜。本发明采用复合石墨粉作为固体润滑剂，使得铜锡合金分布在低温状态下更加容易结合，同时磷铜粉有利于镍铜合金细化晶粒。本发明制备的材料经过混合低温扩散工艺处理，合金分布更均匀。烧结时，在铜颗粒周围形成了润滑层，使旋转轴在轴承内径表面运转时磨擦阻力减少，降低机械滑动噪声；轴承运转中提高了耐磨性，使用寿命超过5000小时，且该高镍合金轴承材料耐腐蚀性能较高，比较适合用于乙醇汽油用燃油泵。

Description

一种粉末冶金高镍合金轴承材料

技术领域

本发明涉及合金轴承制造领域，尤其涉及一种粉末冶金高镍合金轴承材料。

背景技术

乙醇汽油是一种由粮食及其各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按照一定比例混配形成的新型替代能源。乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是当前世界上可再生资源的发展重点。但是，乙醇在燃烧过程中会产生乙酸，对汽车金属特别是铜具有腐蚀作用。而燃油泵装在油箱内，浸在燃油中，燃油泵电机轴承材料是铜基，其极易被乙酸腐蚀使轴承功能提前失效，最终导致燃油泵寿命达不到设计要求(5000小时)。目前通常是采用石墨轴承替代铜基轴承，由于石墨轴承的价格高且其易脆，燃油泵电机质量不稳定，生产风险较大。若要保证燃油泵电机用在乙醇汽油的介质中且使用寿命达5000小时，必须开发一种新型耐腐蚀耐磨损轴承替代当前石墨轴承。

经过对相关文献的检索，发现申请号为201010207043.9的专利披露了一种滑动轴承铜基合金材料，由铜锡镍合金构成，铜锡镍合金中各元素的重量百分含量是：锡7～9％，镍0.7～1.3％，余量为铜。本发明材料克服了现有技术同类材料含铅量高，不环保的缺点，具有不含铅，绿色环保，承载能力高，耐腐蚀，耐高温及稳定不变形的优点，但是其仍然为低镍合金轴承，耐乙酸腐蚀性能较差。申请号为201310469249.2的专利介绍了一种铜基合金滑动轴承材料及其制备方法，该合金轴承由下列重量份的原料制成：锡1.2-1.4、镍8.2-8.5、铜91.2-91.5、硅粉0.4-0.5、石墨粉1.1-1.3、铁粉13-14、硬酸酸锌2-3、铝粉2.2-2.4、氮化硼0.2-0.4、铋0.2-0.5、助剂1-2，该发明铜基合金滑动轴承材料采用的是一种铜锡镍合金，不含铅，对环境无污染。该发明添加锡具有良好的耐腐蚀性能，镍能提高合金的弹性模数，起到强化合金的作用。但该合金轴承的耐酸腐蚀性能仍然需要进一步提高。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

为了解决以上问题，本发明提供一种粉末冶金高镍合金轴承材料，所述合金轴承材料由以下重量份数的各组分组成：锡粉8-11％，复合石墨粉5-10％，复合镍粉40-50％，磷铜粉2-6％，余量为铜。

所述合金轴承材料中复合石墨粉为铜包覆石墨粉。

所述合金轴承材料中复合镍粉为镍铜合金粉。

所述合金轴承材料中磷铜粉为铜磷合金粉。

所述合金轴承材料中各元素的重量百分比为：锡8％，复合石墨粉5％，复合镍粉40％，磷铜粉2％，余量为铜。

所述合金轴承材料中各元素的重量百分比为：锡8.5％，复合石墨粉6％，复合镍粉42％，磷铜粉3％，余量为铜。

所述合金轴承材料中各元素的重量百分比为：锡10％，复合石墨粉8％，复合镍粉45％，磷铜粉4％，余量为铜。

本发明具有如下有益效果：

本发明采用复合石墨粉作为固体润滑剂，使得Cu-Sn合金分布在低温状态下更加容易结合，同时磷铜粉有利于镍铜合金细化晶粒。本发明制备的材料经过混合低温扩散工艺处理，合金分布更均匀。烧结时，在Cu颗粒周围形成了润滑层，使旋转轴在轴承内径表面运转时磨擦阻力减少，降低机械滑动噪声；轴承运转中提高了耐磨性，使用寿命超过5000小时，且该高镍合金轴承材料耐腐蚀性能较高，比较适合用于乙醇汽油用燃油泵。

具体实施方式

下面来说明本发明的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

实施例1

粉末冶金高镍合金轴承材料中各元素的重量百分比为：锡8％，复合石墨粉5％，复合镍粉40％，磷铜粉2％，余量为铜。

其生产方法为首先将重量百分比锡8％，复合石墨粉5％，复合镍粉40％，磷铜粉2％，其余Cu组成的组合物充分混合；将上述粉末在扩散炉内通过450℃，在N气的保护下进行低温扩散，使部分金属预先合金化；将上述混合或低温扩散后的粉末置于模具中压制成形，压成压坯，压力为400MPa，压制密度为6.4g/cm³；烧结处理是在主要元素的熔点温度以下进行的热处理，将上述压制成形的压坯在N和H还原气氛中，逐渐烧结加热经2.5小时，升温到580℃，再主烧结加热到1000℃，恒温3.0小时，然后经1.5小时逐渐降温冷却至常温，烧结成合金烧结体；将上述去毛刺后烧结体用压模进行压制整形，使其具有规定的形状、规定的密度及规定尺寸精度的压件。

实施例2

粉末冶金高镍合金轴承材料中各元素的重量百分比为：锡8.5％，复合石墨粉6％，复合镍粉42％，磷铜粉3％，余量为铜，生产方法同实施例1。

实施例3

粉末冶金高镍合金轴承材料中各元素的重量百分比为：锡10％，复合石墨粉8％，复合镍粉45％，磷铜粉4％，余量为铜，生产方法同实施例1。

对比例

本发明对比例所用轴承材料以铜锡合金为对比材料，两种元素重量百分比为：锡含量9-11％，余量为铜，生产方法同实施例1。

实施效果：

表1是粉末冶金洋白铜轴承的径向压溃强度、表观硬度

表1 两种材料的径向压溃强度和表观硬度

从结果可以看出，使用高镍合金制备的轴承径向压溃强度和硬度均高于对比例，体现了较好的使用性能。

下面将对本发明的粉末冶金高镍合金轴承与对比例制备的轴承的耐磨损以及耐腐蚀性能进行测试。将材料在耐磨试验机(YQ-001)作耐磨试验，试验含油轴承规格：φ6Xφ12X8。试验参数：PV值设定为100MPa.m.min-1,轴运转速度为4000r/min，连续运转。随机取相同的轴承样品在相同的运转环境下，分别试验，检测运行情况。耐乙酸腐蚀性能采用QBT 3827-1999测试方法，测试结果见表2：

表2 两种合金轴承耐磨及耐腐蚀结果

从上述两种材料的实验结果可以看出：对比例所采用的轴承材料标准为：MPIF 35标准CTG-1004，该轴承经寿命测试电机在1500小时出现卡死，不能满足汽油泵电机设计要求；本发明合金应用于汽油泵电机含油轴承材料，该轴承试验1500小时，电机正常，检测轴承磨损量约为2μm，由此推算该轴承使用寿命能达到5000小时以上。且使用本发明制备的合金轴承耐乙酸腐蚀性能要高于对比例，这是因为复合石墨粉作为固体润滑剂使得铜锡合金分布在低温状态下更加容易结合，同时磷铜粉有利于镍铜合金细化晶粒。本发明制备的材料经过混合低温扩散工艺处理，合金分布更均匀。烧结时，在Cu颗粒周围形成了润滑层，使旋转轴在轴承内径表面运转时磨擦阻力减少，降低机械滑动噪声；轴承运转中提高了耐磨性，使用寿命超过5000小时，且该高镍合金轴承材料耐腐蚀性能较高，比较适合用于乙醇汽油用燃油泵可用于乙醇石油燃气泵电机轴承。可用于乙醇石油燃油泵电机轴承。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (7)

1.一种粉末冶金高镍合金轴承材料，其特征在于，所述合金轴承材料由以下重量份数的各组分组成：锡粉8-11％，复合石墨粉5-10％，复合镍粉40-50％，磷铜粉2-6％，余量为铜。

2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金高镍合金轴承材料，其特征在于，所述合金轴承材料中复合石墨粉为铜包覆石墨粉。

3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金高镍合金轴承材料，其特征在于，所述合金轴承材料中复合镍粉为镍铜合金粉。

4.根据权利要求1所述的一种粉末冶金高镍合金轴承材料，其特征在于，所述合金轴承材料中磷铜粉为铜磷合金粉。

5.根据权利要求1所述的一种粉末冶金高镍合金轴承材料，其特征在于，所述合金轴承材料中各元素的重量百分比为：锡8％，复合石墨粉5％，复合镍粉40％，磷铜粉2％，余量为铜。

6.根据权利要求1所述的一种粉末冶金高镍合金轴承材料，其特征在于，所述合金轴承材料中各元素的重量百分比为：锡8.5％，复合石墨粉6％，复合镍粉42％，磷铜粉3％，余量为铜。

7.根据权利要求1所述的一种粉末冶金高镍合金轴承材料，其特征在于，所述合金轴承材料中各元素的重量百分比为：锡10％，复合石墨粉8％，复合镍粉45％，磷铜粉4％，余量为铜。