CN105420643A - 一种轴承用铜基合金材料的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轴承用铜基合金材料的制备工艺，包括：（1）准备原料：黄铜粉末、碳化硅颗粒、石墨粉末、碳纤维；（2）将黄铜粉末作为基体，并加入碳化硅颗粒、石墨粉末和碳纤维高速搅拌混合，得到混合料；（3）将混合料进行冷压成型；（4）利用铜皮将冷压成型得到的成型料进行封装；（5）将封装后的物料升温到200～250度，使物料中的有机物全部挥发；（6）将挥发有机物后的物料进行抽真空，然后将物料继续加热至半固态状态；（7）保持温度不变，待物料内外温度均匀后将其进行触变成形，然后冷却至室温，得到铜基合金材料。本发明很好地提高了铜合金的力学性能，从而更好地满足了重负荷滑动轴承的负荷要求。

Description

一种轴承用铜基合金材料的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种制备工艺，具体涉及的是一种轴承用铜基合金材料的制备工艺。
背景技术
目前，一些低温和高温工作环境的重负荷滑动轴承，均需要有极强的抗拉强度、抗弯强度和耐磨性能，其力学性能要求极为严格。
现有的重负荷轴承大多采用铜合金制成，虽然力学性能优异，但是随着科技的不断发展和进步，机械设备的功能不断的完善和改进，对轴承所承受的负荷要求越来越高，由铜合金制成的重负荷轴承已经难以符合机械设备不断增大的负荷要求。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种轴承用铜基合金材料的制备工艺，其具有优异的力学性能，可以满足机械设备轴承的负荷要求。
本发明采用的技术方案如下：
一种轴承用铜基合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）准备原料：黄铜粉末、碳化硅颗粒、石墨粉末、碳纤维，四种原料的体积依次为总体积的68～81%、8～15%、9～11%和2～6%；
（2）将黄铜粉末作为基体，并加入碳化硅颗粒、石墨粉末和碳纤维高速搅拌混合，得到混合料；
（3）将混合料进行冷压成型；
（4）利用铜皮将冷压成型得到的成型料进行封装；
（5）将封装后的物料升温到200～250度，使物料中的有机物全部挥发；
（6）将挥发有机物后的物料进行抽真空，然后将物料继续加热至半固态状态；
（7）保持温度不变，待物料内外温度均匀后将其进行触变成形，然后冷却至室温，得到铜基合金材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明以强度和硬度高、塑性好的黄铜作为基体，并在其基础上混入一定比例的碳化硅颗粒、石墨粉末和碳纤维，由于这些材料均具有良好的铜嵌入性能，因此，在通过高速搅拌混合、冷压、封装、加热至半固态、触变成形、冷却的处理后，所得到的铜基合金材料可以具有很高的抗拉强度和抗弯强度。
（2）本发明采用铜皮进行材料封装，可以保证混合料在不掺入其他杂质的同时，通过加热使混合料中的有机物挥发，从而保证了后续得到的铜基合金材料，其组织结构具有很好的致密性和均匀性。
（3）本发明将混合料加热至半固态，然后进行触变成形，其目的和好处在于：1、可以实现对混合料的枝晶网络骨架进行打断，使金相结构成圆形，达到增加强度的目的；2、利用半固态铜流动性差、黏稠度大的特点使得碳化硅颗粒、碳纤维、石墨粉末等比重差距很大的材料能够均匀粘连在黄铜表面上，避免出现偏析和偏聚现象；3、克服金属液体出现缩松缩孔的现象。经过加热和触变成形的处理，一方面，石墨粉末和碳纤维可以均匀地分散在黄铜表面上，从而不仅可以降低铜基合金材料的摩擦系数，提升其减磨的性能，而且可以弥补黄铜耐腐蚀性能的不足；另一方面，利用碳化硅颗粒的支撑性和超高的耐磨特性，以及碳化硅颗粒和碳纤维的侨联与抽拔效应（碳/碳复合），大幅提高了铜基合金材料的力学性能。
（4）本发明所制得的铜基合金材料，实用性强、稳定性好、强度高，在机械设备重负荷方面具有广泛的应用前景，因此，本发明具有很高的实用价值和推广价值。
具体实施方式
本发明提供了一种可以用于制作重负荷滑动轴承的铜基合金材料，其主要由黄铜粉末、碳化硅颗粒、石墨粉末和碳纤维构成，各种物质的体积比分别是：黄铜的体积为总体积的68～81%，碳化硅颗粒的体积为总体积的8～15%，石墨粉末的体积为总体积9～11%，碳纤维的体积为总体积的2～6%。
本实施例以碳化硅颗粒的体积为总体积的8%、石墨粉末的体积为总体积9%、碳纤维的体积为总体积的6%、余量为黄铜粉末为例，对铜基合金材料的制备过程进行详细介绍，具体如下：
（1）准备原料：黄铜粉末、碳化硅颗粒、石墨粉末、碳纤维；
（2）将黄铜粉末作为基体，并加入碳化硅颗粒、石墨粉末和碳纤维高速搅拌混合，得到混合料；
（3）将混合料进行冷压成型；
（4）利用铜皮将冷压成型得到的成型料进行封装；
（5）将封装后的物料升温到200～250度，使物料中的有机物全部挥发；
（6）将挥发有机物后的物料进行抽真空，然后将物料继续加热至半固态状态；
（7）保持温度不变，待物料内外温度均匀后将其进行触变成形，然后冷却至室温，得到铜基合金材料。
将上述制备得到的铜基合金材料与铜合金在相同条件下进行力学试验，其试验结果如表1所示。
材料 抗拉强度（Mpa） 屈服强度（Mpa） 硬度（HVW）
铜合金 752 413 1673
铜基合金材料 966 625 2135
表1
通过表1的对比可以看出，相比铜合金，本发明制得的铜基合金材料在抗拉强度、屈服强度和硬度方面均有很大的提高，因此其力学性能更加优异。相比铜合金来说，利用本发明制备的铜基合金材料来制造重负荷轴承更能满足机械设备的高负荷要求。
将碳化硅颗粒的体积设定为总体积的12%，石墨粉末的体积为总体积10%，碳纤维的体积为总体积的4%，余量为黄铜粉末。按照一样的工艺，所制得的铜基合金材料，在相同条件下，与铜合金的力学对比试验如表2所示。
材料 抗拉强度（Mpa） 屈服强度（Mpa） 硬度（HVW）
铜合金 752 413 1673
铜基合金材料 982 636 2141
表2
同样，通过表2的对比结果可以看出，相比铜合金，本发明制得的铜基合金材料同样在抗拉强度、屈服强度和硬度方面均有很大的提高，在特定条件下，本发明制得的铜基合金材料更适合用于制造超高负荷强度的轴承或轴瓦。
本发明通过合理的原料选择和配比，并通过设计的制备工艺，很好地提高了铜合金的力学性能，使之更能满足机械设备轴承不断增大的负荷要求。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种轴承用铜基合金材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准备原料：黄铜粉末、碳化硅颗粒、石墨粉末、碳纤维，四种原料的体积依次为总体积的68～81%、8～15%、9～11%和2～6%；
（2）将黄铜粉末作为基体，并加入碳化硅颗粒、石墨粉末和碳纤维高速搅拌混合，得到混合料；
（3）将混合料进行冷压成型；
（4）利用铜皮将冷压成型得到的成型料进行封装；
（5）将封装后的物料升温到200～250度，使物料中的有机物全部挥发；
（6）将挥发有机物后的物料进行抽真空，然后将物料继续加热至半固态状态；
（7）保持温度不变，待物料内外温度均匀后将其进行触变成形，然后冷却至室温，得到铜基合金材料。
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