CN108994291A - 一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的属于止推轴承材料技术领域，具体为一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料，按百分比计，该止推轴承无铅铜基粉末冶金材料包括如下组成成分：Cu：81‑83％、Sn：9‑11％、Zn：3.5‑4.6％、Ni：1.6‑2.0％、Fe：0.3‑0.6％、C：0.8‑1.2％、硬脂酸锌：2％，该发明提出的一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料，相对于现使用的FCuPb7Sn7材料，本发明增加Sn含量，另添加Ni、石墨、Fe成份，进行常规的混粉、压制、烧结等生产后，产品经试装与运行测试，达到原有铅材料的性能，该发明能够满足当前对环保、安全新的要求。

Description

一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料
技术领域
本发明涉及止推轴承材料技术领域，具体为一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料。
背景技术
铅是一种低熔点金属，熔点为327.3℃，面心立方晶格，没有低温脆性，质软易变形，具有良好的边界润滑特性，典型的铜铅滑动轴承因摩擦热的作用，使低熔点软质相铅在摩擦表面熔融、析出、铺展，并与润滑油膜协同作用，避免摩擦副表面微凸体直接接触，具有较好的减摩、抗粘着性能，因而在铜基止推轴承中得到了广泛的使用。
然而，铅也是一种有毒有害物质，伴随着大量的使用，对环境的污染越来越大，对人类的健康危害也越来越大。铅被人体吸入后，大部分会沉积在人体内，对人体的消化系统、肾脏、骨骼和造血系统等都有危害。美国、欧洲、日本等发达国家早已相继对铅进行了使用限制，我国也制定了GB/T30512-2014汽车禁用物质要求，对铅进行了含量限值，要求铅的质量百分数不得超过0.1％。所以，我们必须要对现有含铅铜基粉末冶金进行改进，成为无铅材料。为此，我们提出一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料，按重量百分比计，该止推轴承无铅铜基粉末冶金材料包括如下组成成分：
Cu：81-83％、Sn：9-11％、Zn：3.5-4.6％、Ni：1.6-2.0％、Fe：0.3-0.6％、C：0.8-1.2％、硬脂酸锌：2％。
优选的，按百分比计，该止推轴承无铅铜基粉末冶金材料包括如下组成成分：
Cu：82％、Sn：9％、Zn：3.7％、Ni：1.8％、Fe：0.5％、C：1％、硬脂酸锌：2％。
优选的，按百分比计，该止推轴承无铅铜基粉末冶金材料包括如下组成成分：
Cu：81％、Sn：10％、Zn：4％、Ni：1.8％、Fe：0.3％、C：0.9％、硬脂酸锌：2％。
优选的，按百分比计，该止推轴承无铅铜基粉末冶金材料包括如下组成成分：
Cu：82.8％、Sn：9％、Zn：3.5％、Ni：1.6％、Fe：0.3％、C：0.8％、硬脂酸锌：2％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明提出的一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料，相对于现使用的FCuPb7Sn7材料，本发明增加Sn含量，另添加Ni、石墨、Fe成份，进行常规的混粉、压制、烧结等生产后，产品经试装与运行测试，达到原有铅材料的性能，该发明能够满足当前对环保、安全新的要求。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明提供一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料：
实施例1
按百分比计，该止推轴承无铅铜基粉末冶金材料包括如下组成成分：
Cu：82％、Sn：9％、Zn：3.7％、Ni：1.8％、Fe：0.5％、C：1％、硬脂酸锌：2％。
实施例2
按百分比计，该止推轴承无铅铜基粉末冶金材料包括如下组成成分：
Cu：81％、Sn：10％、Zn：4％、Ni：1.8％、Fe：0.3％、C：0.9％、硬脂酸锌：2％。
实施例3
按百分比计，该止推轴承无铅铜基粉末冶金材料包括如下组成成分：
Cu：82.8％、Sn：9％、Zn：3.5％、Ni：1.6％、Fe：0.3％、C：0.8％、硬脂酸锌：2％。
将上述三个实施例所得到的止推轴承无铅铜基粉末冶金原料中的量少元素，即Ni、Fe、C(石墨)、硬脂酸锌全部倒入100目的筛子中，作为母粉进行过筛。因石墨、硬脂酸锌比较轻，又易腻在一起，所以在筛的过程中要用铲刀边拌，边压，将所有母粉在筛子中过筛,母粉过筛的目的是将轻又腻的材料和微量元素先混入一定体积的粉料中，并过筛不让它均匀分散，这样防止轻质的和微量的元素在混制后富集不均匀,然后将混过的母粉和剩下配好的料全部加入Y型混粉机，密封后开机混120分钟，之后打开混桶，装入粉料桶，并做好批号标识，按常规进行产品压制和烧结。
石墨具有密排六方的晶体结构，天然石墨以磷片状存在，同层的原子靠共价键连接，当层间存在剪切力时很容易发生滑移，因而具有很好的减摩特性，是一种优良的固体润滑剂，在工作摩擦时，起到良好的自润滑作用，减少磨损。而且在点接触过程中，石墨还可以提高材料耐电弧烧蚀和抗熔焊性能。
有研究表明，铜基体中加入少量Fe、Ni，有利于石墨以磷片状存在。同时，Fe、Ni能强化铜基体，Ni与Cu形成无限固溶体，Fe颗粒均匀弥散分布在基体中，起到颗粒强化作用，防止对偶发生粘结，提高基体的耐磨性、耐热性，稳定摩擦性能。但由于缺少软质相，其减磨抗粘着性不如含铅铜基材料，考虑添加固体润滑剂来取代铅，以期实现无铅化条件下铜基粉末冶金材料仍保留良好的减摩、抗粘着性能。考虑可以取代铅的固体润滑剂可以是软金属如Sn、和石墨等，它们剪切强度相对较低，很容易发生晶间滑移，所以具有较好的减摩性能。
所以为了实现无铅的目标，考虑将原来FCuPb7Sn7中含7％铅成份去除，增加Sn含量，另添加Ni、石墨、Fe成份。最终，我们试验后得到的无铅铜基粉末冶金材料FCuSn10Zn4，成份为：Cu81-83％、Sn9-11％、Zn3.5-4.6％、Ni1.6-2.0％、Fe0.3-0.6％、C0.8-1.2％、硬脂酸锌2％。硬脂酸锌主要是增加粉末压制的流动性、成型性、粘接性，以及烧结挥发后在材料中形成毛细孔洞可以实现贮油功能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料，其特征在于：按重量百分比计，该止推轴承无铅铜基粉末冶金材料包括如下组成成分：
Cu：81-83％、Sn：9-11％、Zn：3.5-4.6％、Ni：1.6-2.0％、Fe：0.3-0.6％、C：0.8-1.2％、硬脂酸锌：2％。
2.根据权利要求1所述的一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料，其特征在于：按重量百分比计，该止推轴承无铅铜基粉末冶金材料包括如下组成成分：
Cu：82％、Sn：9％、Zn：3.7％、Ni：1.8％、Fe：0.5％、C：1％、硬脂酸锌：2％。
3.根据权利要求1所述的一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料，其特征在于：按重量百分比计，该止推轴承无铅铜基粉末冶金材料包括如下组成成分：
Cu：81％、Sn：10％、Zn：4％、Ni：1.8％、Fe：0.3％、C：0.9％、硬脂酸锌：2％。
4.根据权利要求1所述的一种止推轴承无铅铜基粉末冶金材料，其特征在于：按重量百分比计，该止推轴承无铅铜基粉末冶金材料包括如下组成成分：
Cu：82.8％、Sn：9％、Zn：3.5％、Ni：1.6％、Fe：0.3％、C：0.8％、硬脂酸锌：2％。
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