CN109351959A - 一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，包括以下步骤：S1、将锡含量为12wt％～14wt％的第一铜锡合金粉末与锡含量为3wt％～5wt％的第二铜锡合金粉末混合，得到锡含量为9.5wt％～10.5wt％的混合粉末；S2、将所述混合粉末在450℃～650℃的温度下加热5min～8min；S3、将加热后的混合粉末破碎，之后往破碎后的混合粉末中加入0.2wt％～0.4wt％的石蜡粉末。制得的粉末具有良好的成型性能，同时使制得的含油轴承具有较高的强度。

Description

一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法。
背景技术
铜锡合金粉末是用于制备含油轴承的主要原料，所制得的含油轴承内部具有均匀分布的孔隙，因此经过浸油处理后具有自润滑性能。而含油轴承的性能大部分取决与铜锡合金粉末的性能，其中，铜锡合金粉末的成型性能与杂质含量对含油轴承性能的影响尤为关键。
采用锡含量约为10wt％的铜锡合金粉末制得的含油轴承具有较强的综合性能，目前制备该铜锡合金粉末的普遍方式是使用熔炼雾化的方法直接制得，然而，锡含量约为10wt％的铜锡合金粉末硬度较大，成型性能不佳，压制成的轴承生坯强度低，容易产生缺角或裂纹。现有技术中采用添加纯铜粉或碳粉的方式提升成型性能，然而纯铜粉容易氧化，碳粉在轴承中将变为脆性相，氧化的铜粉和碳粉都将影响含油轴承的强度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，具有良好的成型性能，同时使制得的含油轴承具有较高的强度。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
S1、将锡含量为12wt％～14wt％的第一铜锡合金粉末与锡含量为3wt％～5wt％的第二铜锡合金粉末混合，得到锡含量为9.5wt％～10.5wt％的混合粉末；
S2、将所述混合粉末在450℃～650℃的温度下加热5min～8min；
S3、将加热后的混合粉末破碎，之后往破碎后的混合粉末中加入0.2wt％～0.4wt％的石蜡粉末。
本发明的有益效果在于：第一铜锡合金粉末的锡含量为12wt％～14wt％，其硬度较高，第二铜锡合金粉末的锡含量为3wt％～5wt％，其硬度较低且具有良好的可塑性，同时较纯铜粉具有更佳的抗氧化性，不易产生金属氧化物杂质，将硬度高的第一铜锡合金粉末与硬度较低的第二铜锡合金粉末混合，能够得到成型性能良好且锡含量为9.5wt％～10.5wt％的混合粉末，之后将混合粉末在450℃～650℃的温度下加热5min～8min，使锡元素从锡含量较高的第一铜锡合金粉末中扩散至锡含量较低的第二铜锡合金粉末，提升混合粉末中锡的微观均匀性，之后在混合粉末中加入0.2wt％～0.4wt％的石蜡粉末，提升混合粉末的流动性，使混合粉末制成的含油轴承生坯具有良好的密度均匀性，同时石蜡粉末在含油轴承的烧结过程中将变为气体脱离含油轴承，不会引入杂质。
附图说明
图1所示为本发明的一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：将锡含量为12wt％～14wt％的第一铜锡合金粉末与锡含量为3wt％～5wt％的第二铜锡合金粉末混合，得到锡含量为9.5wt％～10.5wt％的混合粉末，并加入0.2wt％～0.4wt％的石蜡粉末。
请参照图1所示，本发明提供的一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
S1、将锡含量为12wt％～14wt％的第一铜锡合金粉末与锡含量为3wt％～5wt％的第二铜锡合金粉末混合，得到锡含量为9.5wt％～10.5wt％的混合粉末；
S2、将所述混合粉末在450℃～650℃的温度下加热5min～8min；
S3、将加热后的混合粉末破碎，之后往破碎后的混合粉末中加入0.2wt％～0.4wt％的石蜡粉末。
从上述描述可知，第一铜锡合金粉末的锡含量为12wt％～14wt％，其硬度较高，第二铜锡合金粉末的锡含量为3wt％～5wt％，其硬度较低且具有良好的可塑性，同时较纯铜粉具有更佳的抗氧化性，不易产生金属氧化物杂质，将硬度高的第一铜锡合金粉末与硬度较低的第二铜锡合金粉末混合，能够得到成型性能良好且锡含量为9.5wt％～10.5wt％的混合粉末，之后将混合粉末在450℃～650℃的温度下加热5min～8min，使锡元素从锡含量较高的第一铜锡合金粉末中扩散至锡含量较低的第二铜锡合金粉末，提升混合粉末中锡的微观均匀性，之后在混合粉末中加入0.2wt％～0.4wt％的石蜡粉末，提升混合粉末的流动性，使混合粉末制成的含油轴承生坯具有良好的密度均匀性，同时石蜡粉末在含油轴承的烧结过程中将变为气体脱离含油轴承，不会引入杂质。
进一步的，所述第一铜锡合金粉末与第二铜锡合金粉末均采用水雾化法制得。
进一步的，所述第一铜锡合金粉末和第二铜锡合金粉末均采用气雾化法制得。
进一步的，S2中混合粉末的加热在保护气氛下进行。
从上述描述可知，保护气氛能够防止混合粉末在加热的过程中氧化。
进一步的，所述保护气氛为流动的氨分解气体。
从上述描述可知，氨分解气体中的氢气具有还原性，不仅能够防止混合粉末在加热的过程中氧化，还能够将已氧化的混合粉末还原，保证混合粉末的纯度。
进一步的，S2具体为：
将所述混合粉末在600℃的温度下加热6min。
从上述描述可知，在600℃的温度下加热6min，能够使锡的扩散较为完全，同时防止粉末过度粘连而影响破碎。
进一步的，S2具体为：往混合粉末中加入0.05wt％的柠檬酸，之后将所述混合粉末在450℃～650℃的温度下加热5min～8min。
从上述描述可知，往混合粉末中加入0.05wt％的柠檬酸，使粉末的表面活性增大，提升锡的扩散速度，使锡的分布更加均匀。
进一步的，S3具体包括：
S301、将加热后的混合粉末进行破碎；
S302、将破碎后的混合粉末进行筛分，得到粒径范围在60目～500目的筛分粉末；
S303、往所述筛分粉末中加入0.2wt％～0.4wt％的石蜡粉末。
从上述描述可知，将粒径大于60目的混合粉末筛除，有利于提升含油轴承的孔隙率，将粒径小于500目的混合粉末筛除，能够防止其堵塞孔隙。
进一步的，所述筛分粉末的粒径范围具体为：
60目～150目的混合粉末：10wt％～25wt％；
150目～325目的混合粉末：65wt％～85wt％；
325目～500目的混合粉末：5wt％～10wt％。
从上述描述可知，通过粒径的不同搭配，能够对混合粉末的振实密度进行调整，进而调整所制得的含油轴承的孔隙度。
进一步的，所述第一铜锡合金粉末的锡含量为12.5wt％，所述第二铜锡合金粉末的锡含量为4.5wt％。
请参照图1所示，本发明的实施例一为：
一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
S1、将锡含量为12wt％的第一铜锡合金粉末与锡含量为5wt％的第二铜锡合金粉末混合，得到锡含量为10.5wt％的混合粉末；
S2、将所述混合粉末在450℃的温度下加热8min；
S301、将加热后的混合粉末进行破碎；
S302、将破碎后的混合粉末进行筛分，得到粒径范围在60目～500目的筛分粉末；
S303、往所述筛分粉末中加入0.4wt％的石蜡粉末。
本发明的实施例二为：
一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
S1、将锡含量为14wt％的第一铜锡合金粉末与锡含量为3wt％的第二铜锡合金粉末混合，得到锡含量为10wt％的混合粉末；
S2、将所述混合粉末在600℃的温度下加热6min；
S301、将加热后的混合粉末进行破碎；
S302、将破碎后的混合粉末进行筛分，得到粒径范围在60目～500目的筛分粉末；
S303、往所述筛分粉末中加入0.3wt％的石蜡粉末。
本发明的实施例三为：
一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
S1、将锡含量为13wt％的第一铜锡合金粉末与锡含量为4wt％的第二铜锡合金粉末混合，得到锡含量为9.5wt％的混合粉末；
S2、将所述混合粉末在650℃的温度下加热5min；
S301、将加热后的混合粉末进行破碎；
S302、将破碎后的混合粉末进行筛分，得到粒径范围在60目～500目的筛分粉末；
S303、往所述筛分粉末中加入0.2wt％的石蜡粉末。
本发明的实施例四为：
一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，在实施例一的基础上还具有以下特征：所述筛分粉末的粒径范围具体为：
60目～150目的混合粉末：10wt％；
150目～325目的混合粉末：85wt％；
325目～500目的混合粉末：5wt％。
本发明的实施例五为：
一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，在实施例二的基础上还具有以下特征：所述筛分粉末的粒径范围具体为：
60目～150目的混合粉末：25wt％；
150目～325目的混合粉末：65wt％；
325目～500目的混合粉末：10wt％。
本发明的实施例六为：
一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，在实施例三的基础上还具有以下特征：所述筛分粉末的粒径范围具体为：
60目～150目的混合粉末：18wt％；
150目～325目的混合粉末：75wt％；
325目～500目的混合粉末：7wt％。
本发明的实施例七为：
一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，在实施例二的基础上还具有以下特征：
S2具体为：往混合粉末中加入0.05wt％的柠檬酸，之后将所述混合粉末在600℃的温度下加热6min。
本发明的对比例一为：
一种铜锡合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将锡含量为14wt％的第一铜锡合金粉末与纯铜粉末混合，得到锡含量为10wt％的混合粉末；
步骤二：将所述混合粉末在600℃的温度下加热6min；
步骤三：将加热后的混合粉末进行破碎；将破碎后的混合粉末进行筛分，得到粒径范围在60目～500目的筛分粉末；往所述筛分粉末中加入0.3wt％的石蜡粉末。
本发明的对比例二为：
一种铜锡合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将锡含量为14wt％的第一铜锡合金粉末与锡含量为3wt％的第二铜锡合金粉末混合，得到锡含量为10wt％的混合粉末。
步骤二：将所述混合粉末在600℃的温度下加热6min；
步骤三：将加热后的混合粉末进行破碎；将破碎后的混合粉末进行筛分，得到粒径范围在60目～500目的筛分粉末；往所述筛分粉末中加入0.3wt％的碳粉末。
本发明的对比例三为：
一种铜锡合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将锡含量为14wt％的第一铜锡合金粉末与锡含量为3wt％的第二铜锡合金粉末混合，得到锡含量为10wt％的混合粉末。
步骤二：将混合粉末进行筛分，得到粒径范围在60目～500目的筛分粉末；往所述筛分粉末中加入0.3wt％的石蜡粉末。
将实施例一至实施例六以及对比例一至对比例三所制得的混合粉末在同一实验条件下压制成含油轴承的生坯，并对生坯的生坯强度进行测试，之后再于同一实验条件下将生坯烧结制成含油轴承，并对含油轴承的烧结强度和孔隙率进行测试，测试结果如表1所示：
表1
综上所述，本发明提供的一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，利用锡含量为3wt％～5wt％的第二铜锡合金粉末提升了混合粉末的成型性能，其制得生坯的生坯强度与对比例一中加入纯铜粉的混合粉末相比虽未有明显提高，但是其制得的含油轴承的烧结强度远高于对比例一中的混合粉末所制得的含油轴承的烧结强度，且孔隙率也得到了明显的提升；加入0.2wt％～0.4wt％的石蜡粉末的混合粉末与对比例二中的混合粉末相比，在烧结强度和孔隙率上均得到了明显的提升；从对比例三中可以看出，未经过半扩散处理后的铜锡合金粉末在烧结强度上明显下降，可见将混合粉末在450℃～650℃的温度下加热5min～8min有利于锡的均匀化，进而提升含油轴承的烧结强度；实施例七在实施例二的基础上添加了0.05wt％的柠檬酸，进一步提升了锡的扩散速率，是的含油轴承的烧结强度得到了大幅提升。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种半扩散铜锡合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将锡含量为12wt％～14wt％的第一铜锡合金粉末与锡含量为3wt％～5wt％的第二铜锡合金粉末混合，得到锡含量为9.5wt％～10.5wt％的混合粉末；
S2、将所述混合粉末在450℃～650℃的温度下加热5min～8min；
S3、将加热后的混合粉末破碎，之后往破碎后的混合粉末中加入0.2wt％～0.4wt％的石蜡粉末。
2.根据权利要求1所述的半扩散铜锡合金粉末的制备方法，其特征在于，所述第一铜锡合金粉末与第二铜锡合金粉末均采用水雾化法制得。
3.根据权利要求1所述的半扩散铜锡合金粉末的制备方法，其特征在于，所述第一铜锡合金粉末和第二铜锡合金粉末均采用气雾化法制得。
4.根据权利要求1所述的半扩散铜锡合金粉末的制备方法，其特征在于，S2中混合粉末的加热在保护气氛下进行。
5.根据权利要求4所述的半扩散铜锡合金粉末的制备方法，其特征在于，所述保护气氛为流动的氨分解气体。
6.根据权利要求1所述的半扩散铜锡合金粉末的制备方法，其特征在于，S2具体为：
将所述混合粉末在600℃的温度下加热6min。
7.根据权利要求1所述的半扩散铜锡合金粉末的制备方法，其特征在于，
S2具体为：往混合粉末中加入0.05wt％的柠檬酸，之后将所述混合粉末在450℃～650℃的温度下加热5min～8min。
8.根据权利要求1所述的半扩散铜锡合金粉末的制备方法，其特征在于，S3具体包括：
S301、将加热后的混合粉末进行破碎；
S302、将破碎后的混合粉末进行筛分，得到粒径范围在60目～500目的筛分粉末；
S303、往所述筛分粉末中加入0.2wt％～0.4wt％的石蜡粉末。
9.根据权利要求8所述的半扩散铜锡合金粉末的制备方法，其特征在于，所述筛分粉末的粒径范围具体为：
60目～150目的混合粉末：10wt％～25wt％；
150目～325目的混合粉末：65wt％～85wt％；
325目～500目的混合粉末：5wt％～10wt％。
10.根据权利要求1所述的半扩散铜锡合金粉末的制备方法，其特征在于，所述第一铜锡合金粉末的锡含量为12.5wt％，所述第二铜锡合金粉末的锡含量为4.5wt％。
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