CN106191517A - 一种用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于合金粉末制备技术领域，具体涉及一种用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，包括以下步骤，选用重量百分比为83～89％的铜，7～9％的锡，1～2％的镍，3～7％的铋，将Cu加入熔炼炉中在大气气氛中加热至1083～1090℃，待铜熔化后再加入Sn，Ni和Bi熔炼形成合金液，熔炼温度1100～1120℃，熔炼时间15～25分钟；升温至1150～1250℃；捞净渣子，采用限制式环缝喷嘴在空气下以0.7～1Mpa气压进行雾化，合金液形成合金粉末；采用旋振筛制备成‑140目的合金粉末。本发明采用熔融‑气雾化方法制备出的合金粉末，能满足作为发动机滑动轴承中的减摩涂层材料的要求。
Description
技术领域
本发明属于合金粉末制备技术领域，具体涉及一种用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法。
背景技术
铜铅减摩材料不仅具有良好的减摩性能和较好的抗咬合性，同时材料具有高的强度和耐磨性能，可以较好的满足现代发动机轴承的要求。现有汽车轴承用青铜基自润滑材料中常含有大量的铅，如CuPb10Sn10，CuPb24Sn，CuPb24Sn4等。但铅是有毒的重金属，铅污染给人体和环境带来极大的危害。发达国家出台了很多相关的法规，例如欧盟Rosh指令，限制和禁止使用含铅的材料。随着环保的发展趋势，产品无铅化势在必行。
针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无铅的满足高强发动机滑动轴承用的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，该粉末能满足作为发动机滑动轴承中的减摩涂层材料的要求，避免了含铅的减摩涂层材料对环境的污染。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
本发明的一种用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
S10，选用重量百分比为83～89％的铜，7～9％的锡，1～2％的镍，3～7％的铋的原材料，将Cu加入熔炼炉中在大气气氛中加热至1083～1090℃进行熔化，待铜熔化后再加入Sn，Ni和Bi进行熔炼形成合金液，熔炼温度在1100～1120℃，熔炼时间为15～25分钟；
S20，将所述合金液进行液面除渣后成分检测控制在Cu83～89％，Sn7～9％，Ni1～2％，Bi3～7％，不可避免或无法剔除的杂质≤0.5％，成分检测合格后升温至1150～1250℃；
S30，加入玻璃与木炭除渣，捞净渣子，将所述合金液注入漏包，采用限制式环缝喷嘴在空气下以0.7～1Mpa气压进行雾化，高压气流击碎所述合金液形成合金粉末；
S40，采用旋振筛制备成-140目的成品用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末。
优选地，漏包底面的漏眼为1个，漏眼直径为3.5～5.5mm。
优选地，限制式环缝喷嘴喷射顶角为20～30°。
优选地，限制式环缝喷嘴的缝宽为0.5～2mm。
优选地，合金粉末的松装密度为4.9～5.4g/cm3。
优选地，合金粉末的流动性为13～18s/50g。
优选地，旋振筛的筛网直径为1m。
采用本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明用元素周期表中与Pb同族的Bi元素来替代铅，增加了合金粉末的嵌入性和疲劳性能，并添加Ni来增强力学性能，铅含量小于0.1％，实现了发动机轴承减摩涂层材料的无铅化。
(2)相对水雾化，本发明通过熔融-气雾化生产的粉末不含水，雾化后直接筛分可缩短生产流程。
(3)本发明采用限制式环缝喷嘴，合金液在喷嘴出口处即被破碎，喷嘴传递到金属的能量大，有利于提高合金粉末的提花率，通过以上技术方案制成的粉末，小于100μm的细颗粒质量百分数大于99％，按照粉末粒度级别的划分标准属于中细粉，90％的粉末的形貌呈现为较为规则的圆球形，表面结构光滑平整，基本上没有凹坑或孔状组织，致密度好，粉末的松装密度为4.9～5.4g/cm3，流动性为≤20s/50g。
(4)采用上述技术方案制备的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末在钢板基体上涂(熔)敷烧结形成减摩涂层，涂层具有较好的减摩、抗粘着性能和较高的承载能力，可与铜铅轴承合金媲美，是替代铜铅合金实现汽车发动机轴承减摩涂层无铅化的理想材料。
附图说明
图1为本发明实施例的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，图1为本发明实施例的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法的流程图。
本实施例的一种用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，合金粉末包含CuSn8Ni1Bi4和CuSn8Ni1Bi6两种牌号，包括以下步骤，
S10，选用重量百分比为83％的铜，9％的锡，1％的镍，7％的铋的原材料，将Cu加入熔炼炉中在大气气氛中加热至1090℃进行熔化，待铜熔化后再加入Sn，Ni和Bi进行熔炼形成合金液，熔炼温度在1100℃，熔炼时间为15分钟；当Sn含量小于10％时，Sn含量的增加有利于提高最终成品的强度；
S20，将合金液进行液面除渣后成分检测控制在Cu83～89％，Sn7～9％，Ni1～2％，Bi3～7％，不可避免或无法剔除的杂质≤0.5％，成分检测合格后升温至1250℃；配方中加入镍，提高烧结件的致密性，改善加工性能，提高力学性能和耐磨性；
本实施例中，杂质包括硅、铝、镁等；
S30，加入玻璃与木炭除渣，捞净渣子，将所述合金液注入漏包，采用限制式环缝喷嘴在空气下以0.7Mpa气压进行雾化，高压气流击碎合金液形成合金粉末；其中，限制式环缝喷嘴喷射顶角为30°，限制式环缝喷嘴的缝宽为2mm，漏包底面的漏眼为1个，漏眼直径为4mm。
S40，采用旋振筛制备成-140目的成品用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末，其中，旋振筛的筛网直径为1m。
采用上述技术方案制备的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末，合金粉末的松装密度为5.4g/cm3，合金粉末的流动性为13s/50g，在钢板基体上涂(熔)敷烧结形成减摩涂层，涂层具有较好的减摩、抗粘着性能和较高的承载能力，可与铜铅轴承合金媲美，是替代铜铅合金实现汽车发动机轴承减摩涂层无铅化的理想材料。
实施例2
如图1所示，图1为本发明实施例的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法的流程图。
本实施例的一种用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，包括以下步骤，
S10，选用重量百分比为89％的铜，7％的锡，1％的镍，3％的铋的原材料，将Cu加入熔炼炉中在大气气氛中加热至1083℃进行熔化，待铜熔化后再加入Sn，Ni和Bi进行熔炼形成合金液，熔炼温度在1120℃，熔炼时间为25分钟；当Sn含量小于10％时，Sn含量的增加有利于提高最终成品的强度；
S20，将合金液进行液面除渣后成分检测控制在Cu83～89％，Sn7～9％，Ni1～2％，Bi3～7％，不可避免或无法剔除的杂质≤0.3％，成分检测合格后升温至1150℃；配方中加入镍，提高烧结件的致密性，改善加工性能，提高力学性能和耐磨性；
本实施例中，杂质包括硅、铝、镁等；
S30，加入玻璃与木炭除渣，捞净渣子，将所述合金液注入漏包，采用限制式环缝喷嘴在空气下以0.8Mpa气压进行雾化，高压气流击碎合金液形成合金粉末；其中，限制式环缝喷嘴喷射顶角为20°，限制式环缝喷嘴的缝宽为0.5mm，漏包底面的漏眼为1个，漏眼直径为3.5mm。
S40，采用旋振筛制备成-140目的成品用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末，其中，旋振筛的筛网直径为1m。
采用上述技术方案制备的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末，合金粉末的松装密度为4.9g/cm3，合金粉末的流动性为18s/50g，在钢板基体上涂(熔)敷烧结形成减摩涂层，涂层具有较好的减摩、抗粘着性能和较高的承载能力，可与铜铅轴承合金媲美，是替代铜铅合金实现汽车发动机轴承减摩涂层无铅化的理想材料。
实施例3
如图1所示，图1为本发明实施例的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法的流程图。
本实施例的一种用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，包括以下步骤，
S10，选用重量百分比为86％的铜，8％的锡，1.5％的镍，4.5％的铋的原材料，将Cu加入熔炼炉中在大气气氛中加热至1085℃进行熔化，待铜熔化后再加入Sn，Ni和Bi进行熔炼形成合金液，熔炼温度在1110℃，熔炼时间为20分钟；当Sn含量小于10％时，Sn含量的增加有利于提高最终成品的强度；
S20，将合金液进行液面除渣后成分检测控制在Cu83～89％，Sn7～9％，Ni1～2％，Bi3～7％，不可避免或无法剔除的杂质≤0.2％，成分检测合格后升温至1200℃；配方中加入镍，提高烧结件的致密性，改善加工性能，提高力学性能和耐磨性；
本实施例中，杂质包括硅、铝、镁等；
S30，加入玻璃与木炭除渣，捞净渣子，将所述合金液注入漏包，采用限制式环缝喷嘴在空气下以1Mpa气压进行雾化，高压气流击碎合金液形成合金粉末；其中，限制式环缝喷嘴喷射顶角为25°，限制式环缝喷嘴的缝宽为1mm，漏包底面的漏眼为1个，漏眼直径为5.5mm。
S40，采用旋振筛制备成-140目的成品用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末，其中，旋振筛的筛网直径为1m。
采用上述技术方案制备的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末，合金粉末的松装密度为5.2g/cm3，合金粉末的流动性为16s/50g，在钢板基体上涂(熔)敷烧结形成减摩涂层，涂层具有较好的减摩、抗粘着性能和较高的承载能力，可与铜铅轴承合金媲美，是替代铜铅合金实现汽车发动机轴承减摩涂层无铅化的理想材料。
实施例4
如图1所示，图1为本发明实施例的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法的流程图。
本实施例的一种用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，包括以下步骤，
S10，选用重量百分比为83％的铜，8％的锡，2％的镍，7％的铋的原材料，将Cu加入熔炼炉中在大气气氛中加热至1088℃进行熔化，待铜熔化后再加入Sn，Ni和Bi进行熔炼形成合金液，熔炼温度在1115℃，熔炼时间为18分钟；当Sn含量小于10％时，Sn含量的增加有利于提高最终成品的强度；
S20，将合金液进行液面除渣后成分检测控制在Cu83～89％，Sn7～9％，Ni1～2％，Bi3～7％，不可避免或无法剔除的杂质≤0.4％，成分检测合格后升温至1180℃；配方中加入镍，提高烧结件的致密性，改善加工性能，提高力学性能和耐磨性；
本实施例中，杂质包括硅、铝、镁等；
S30，加入玻璃与木炭除渣，捞净渣子，将所述合金液注入漏包，采用限制式环缝喷嘴在空气下以0.9Mpa气压进行雾化，高压气流击碎合金液形成合金粉末；其中，限制式环缝喷嘴喷射顶角为28°，限制式环缝喷嘴的缝宽为1.5mm，漏包底面的漏眼为1个，漏眼直径为4.5mm。
S40，采用旋振筛制备成-140目的成品用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末，其中，旋振筛的筛网直径为1m。
采用上述技术方案制备的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末，合金粉末的松装密度为5.3g/cm3，合金粉末的流动性为14s/50g，在钢板基体上涂(熔)敷烧结形成减摩涂层，涂层具有较好的减摩、抗粘着性能和较高的承载能力，可与铜铅轴承合金媲美，是替代铜铅合金实现汽车发动机轴承减摩涂层无铅化的理想材料。
应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。
Claims (7)
1.一种用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S10，选用重量百分比为83～89％的铜Cu，7～9％的锡Sn，1～2％的镍Ni，3～7％的铋Bi的原材料，将Cu加入熔炼炉中在大气气氛中加热至1083～1090℃进行熔化，待Cu熔化后再加入Sn，Ni和Bi进行熔炼形成合金液，熔炼温度在1100～1120℃，熔炼时间为15～25分钟，得到合金液；
S20，将所述合金液进行液面除渣后成分检测控制在Cu83～89％，Sn7～9％，Ni1～2％，Bi3～7％，不可避免或无法剔除的杂质≤0.5％，成分检测合格后升温至1150～1250℃；
S30，加入玻璃与木炭除渣，捞净渣子，将所述合金液注入漏包，采用限制式环缝喷嘴在空气下以0.7～1Mpa气压进行雾化，高压气流击碎所述合金液形成合金粉末；
S40，采用旋振筛制备成-140目的成品用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末。
2.根据权利要求1所述的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，其特征在于，所述漏包底面的漏眼为1个，所述漏眼直径为3.5～5.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，其特征在于，所述限制式环缝喷嘴喷射顶角为20～30°。
4.根据权利要求3所述的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，其特征在于，所述限制式环缝喷嘴的缝宽为0.5～2mm。
5.根据权利要求1所述的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，其特征在于，所述合金粉末的松装密度为4.9～5.4g/cm3。
6.根据权利要求1或5所述的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，其特征在于，所述合金粉末的流动性为13～18s/50g。
7.根据权利要求1所述的用于生产双金属轴瓦材料的铜锡镍铋合金粉末的制备方法，其特征在于，所述旋振筛的筛网直径为1m。
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Denomination of invention: A preparation method of copper tin nickel bismuth alloy powder for producing bimetallic bearing materials Effective date of registration: 20231121 Granted publication date: 20180320 Pledgee: Zhejiang Pujiang Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: ZHEJIANG XUDE NEW MATERIALS CO.,LTD. Registration number: Y2023980066577 |
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