CN112176271A

CN112176271A - 一种用于铜钢双金属板材制备的预浸铝方法

Info

Publication number: CN112176271A
Application number: CN201910593583.6A
Authority: CN
Inventors: 薛山; 章国良; 刘畅; 周健
Original assignee: Suzhou Hufu New Material Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Hufu New Material Technology Co ltd
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2021-01-05

Abstract

本发明公开了一种用于铜钢双金属板材制备的预浸铝方法，在低碳钢板上进行耐磨铅青铜复合工序之前，先进行热镀浸铝工艺，所述热镀浸铝工艺采用热浸镀铝溶液，温度为500‑550℃，浸入总时间为3‑5分钟，采用的所述热浸镀铝溶液中含有如下重量百分比的各成分：锡5‑20％，铜0‑0.05％，铅0‑0.05％，铋0‑0.05％，其余为铝。经过热浸镀铝工序后的钢板具有良好的抗铜渗透性能，与铅青铜复合后得到的双金属材料界面结合强度高。

Description

一种用于铜钢双金属板材制备的预浸铝方法

技术领域

本发明涉及低速重载滑动轴承的双金属板的制备方法领域，尤其涉及一种复合型的用于铜钢双金属板材制备的预浸铝方法。

背景技术

重载低速轴承通常采用铜钢双金属作为基材，再进行减摩层涂敷。铜钢双金属在大的比压工况条件下，其屈服强度、结合面结合强度及铜层硬度对轴承的承载能力及耐疲劳性能具有决定性影响。其中，由于铜和钢之间难以形成扩散反应层，双金属结合强度往往不够理想，是制约滑动轴承承载能力和耐疲劳性能的主要因素，疲劳剥落的问题时有发生。

因此本发明专利发明人，针对铜钢之间结合强度不够理想的问题，旨在发明一种用于铜钢双金属板材制备的预浸铝方法，增加铜和钢的结合强度，进而提高滑动轴承的承载能力和耐疲劳性能。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种用于铜钢双金属板材制备的预浸铝方法。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于铜钢双金属板材制备的预浸铝方法，在低碳钢板上进行耐磨铅青铜复合工序之前，先进行热镀浸铝工艺，所述热镀浸铝工艺采用热浸镀铝溶液，温度为500-550℃，浸入总时间为3-5分钟。

优选地，采用的所述热浸镀铝溶液中含有如下重量百分比的各成分：锡5-20％，铜0-0.05％，铅0-0.05％，铋0-0.05％，其余为铝。

优选地，所述铜、铅和铋的总含量不大于0.05％。

本发明一种用于铜钢双金属板材制备的预浸铝方法的有益效果是，经过热浸镀铝工序后的钢板具有良好的抗铜渗透性能，与铅青铜复合后得到的双金属材料界面结合强度高，增加铜和钢的结合强度，进而提高滑动轴承的承载能力和耐疲劳性能。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本实施例中的一种用于铜钢双金属板材制备的预浸铝方法，在低碳钢板上进行耐磨铅青铜复合工序之前，先进行热镀浸铝工艺，热镀浸铝工艺采用热浸镀铝溶液，温度为500-550℃，浸入总时间为3-5分钟。采用的热浸镀铝溶液中含有如下重量百分比的各成分：锡5-20％，铜0-0.05％，铅0-0.05％，铋0-0.05％，其余为铝。同时需保证铜、铅和铋的总含量不大于0.05％。此为完整的热镀浸铝工序的工艺参数，根据此工艺参数进行测试。

5min实验组

1#，热浸镀铝溶液组分：锡10％，铜0.05％，铅0.05％，铋0.05％，其余为铝，热浸镀的温度为550摄氏度，时间为5分钟；

2#，热浸镀铝溶液组分：锡10％，铜0.03％，铅0.03％，铋0.03％，其余为铝，热浸镀的温度为550摄氏度，时间为5分钟；

3#，热浸镀铝溶液组分：锡10％，铜0.01％，铅0.01％，铋0.01％，其余为铝，热浸镀的温度为550摄氏度，时间为5分钟；

4#，热浸镀铝溶液组分：锡10％，铜0.05％，铅0.05％，铋0.05％，其余为铝，热浸镀的温度为520摄氏度，时间为5分钟；

2min实验组

5#，热浸镀铝溶液组分：锡10％，铜0.05％，铅0.05％，铋0.05％，其余为铝，热浸镀的温度为550摄氏度，时间为2分钟；

6#，热浸镀铝溶液组分：锡10％，铜0.03％，铅0.03％，铋0.03％，其余为铝，热浸镀的温度为550摄氏度，时间为2分钟；

7#，热浸镀铝溶液组分：锡10％，铜0.01％，铅0.01％，铋0.01％，其余为铝，热浸镀的温度为550摄氏度，时间为2分钟；

8#，热浸镀铝溶液组分：锡10％，铜0.05％，铅0.05％，铋0.05％，其余为铝，热浸镀的温度为520摄氏度，时间为2分钟；

空白对照组

9#，10#，11#，12#，均为未经过热浸镀铝工序的空白对照组，且9#分别是1#和5#的空白对照，10#分别是2#和6#的空白对照，11#分别是3#和7#的空白对照，12#分别是4#和8#的空白对照。(设置四组空白对照的意义，是为了防止计算平均值时，减少试验误差)

需要注意的是5min实验组和2min实验组的1#-5#；2#-6#；3#-7#；4#-8#；之间除实验时间不同之外，其余条件均相同。并得出如下实验数据：

表1热浸铝预处理的双金属结合面与未热浸铝处理的双金属结合强度对比

分析表1可知，

第一，三组之间比较得出，2分钟实验组与对照组之间的平均结合强度基本相同，3MPa的误差是在实验误差允许范围之内的，所以热浸铝在2分钟的，基本上没有效果。

第二，5分钟实验组与对照组之间比较，可以很明显的得出，在热浸铝5分钟后，平均结合强度提升大约30％。

第三，5分组实验组内的四个数据进行比较，1#和4#相比，520度比550度的反应效果更好；1#，2#，3#相比，随着铜、铅、铋的含量逐渐减少，其结合强度逐步增大。

经过本发明人的多次测试，当然多次测试的实验参数有所区别，但是基本的操作方法一致，所以可以总结得出如下结论：

在不采用热浸镀铝的低碳钢表面进行铅青铜的复合，得到的双金属界面结合强度在250-280MPa，特别集中在260MPa左右，而采用热浸镀铝的低碳钢与铅青铜的复合后，其界面结合强度提高到320-370MPa，特别集中在350MPa左右，相关检测及对比数据如表1所示。采用典型热浸镀铝的工艺得到的钢板表面进行显微组织观察，发现扩散层的厚度约为2-10微米，且扩散层组织致密，铝的含量大幅度提高。而低碳钢与铅青铜的液相复合后，扩散层消失。当热浸镀温度低于500℃，或者浸入时间小于2分钟时，铝在钢中的扩散不明显，界面结合强度也偏低。当温度过高，或者浸入时间过长，扩散层会出现异常长大，并且伴有微裂纹产生，与铜液相复合后的结合强度降低趋势明显。

此外，通过界面的微观组织检查，浸镀铝的低碳钢在复合后没有发现铜的渗透现象，说明扩散层有阻挡铜原子扩散进入钢晶界的作用。由于热浸镀的温度高，需严格限制易于在钢晶界扩散的铜、铅、铋等杂质元素的含量。当铝合金中铜的重量百分比0-0.05％，铅的重量百分比0-0.05％，铋的重量百分比0-0.05％时，浸镀铝的双金属结合面渗透裂纹基本消失，铜在钢中的渗透范围很小，约为5-10微米。当铜、铅、铋等杂质元素的含量进一步减少时，其中，当铜、铅和铋的总含量小于5％时，铜在钢中的渗透范围更小，可小于3微米。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种用于铜钢双金属板材制备的预浸铝方法，其特征在于：在低碳钢板上进行耐磨铅青铜复合工序之前，先进行热镀浸铝工艺，所述热镀浸铝工艺采用热浸镀铝溶液，温度为500-550℃，浸入总时间为3-5分钟。

2.根据权利要求1所述的一种用于铜钢双金属板材制备的预浸铝方法，其特征在于：采用的所述热浸镀铝溶液中含有如下重量百分比的各成分：锡5-20％，铜0-0.05％，铅0-0.05％，铋0-0.05％，其余为铝。

3.根据权利要求2所述的一种用于铜钢双金属板材制备的预浸铝方法，其特征在于：所述铜、铅和铋的总含量不大于0.05％。