CN113293369A - 一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料及其制备方法，具体涉及粉末冶金以及激光熔覆、等离子熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、氩弧熔覆等技术领域。本发明选用低碳钢、不锈钢板、低合金钢等板材作为基体材料，而以水流雾化、气流雾化、等离子旋转雾化法、电解法、机械合金化法、机械粉碎法。本发明在基体钢板上覆烧上一层铜合金粉末或铝合金粉末，用激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、氩弧熔覆、等离子熔覆技术对经覆烧过后的钢‑铜合金板或钢‑铝合金板进行激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆、氩弧熔覆；对得到的钢‑铜合金板或钢‑铝合金板进行轧制‑去应力退火‑熔覆‑轧制等过程。

Description

一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料 及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，特别是涉及一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料及其制备方法。
背景技术
工业革命以来，化石燃料的大规模使用导致的温室气体排放，引发的全球性气候变化和暴雨大规模洪水灾害、极端高温干旱引发的森林火灾等自然灾害频发，降低温室性气体的排放迫在眉睫，各种类型机械设备的摩擦磨损占到总能源消耗中很大的一部分比例，降低机械设备中的摩擦磨损对提高能源使用效率、节能减排具有重要的作用；
目前，采用传统的铺粉烧结轧制法制备的铜-钢合金减摩润滑耐磨擦材料时，铜合金粉末颗粒间只发生了固相烧结而未有液相烧结行为发生，因而制备得到的钢-铜合金的铜合金层因未进行充分收缩从而得到的金相孔隙率较高，使得材料的强度和抗疲劳性能均较低，减摩降磨效果较差，而采用轧制复合法制备得到钢-铝合金复合减摩降磨润滑材料，钢-铝复合材料的铝合金与基体钢背间存在结合强度低的问题；因此，我们提出一种经粉末冶金法制备得到的铜基合金以及铝基合金润滑减摩降磨润滑复合材料的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料及其制备方法，以解决上述背景中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的制备方法，选用低碳钢、不锈钢板、低合金钢等板材作为基体材料，而以水流雾化、气流雾化、等离子旋转雾化法、电解法、机械合金化法、机械粉碎法、还原法等合金粉末等制备法得到的铜合金粉或铝合金粉作为减摩降磨合金化层的合金化粉末；
所述以钢-铜合金减摩降磨材料的制备方法，包括以下步骤：
Step1：选用水流雾化、气流雾化、球磨加等离子球化等制粉过程制备得到的铜合金粉均匀铺覆到钢板基体上；铜合金粉的粒径在200nm-400μm之间，铜合金粉的类型包括Cu粉、CuSn、CuSi、CuNi、CuAl、CuSnNi、CuAlSi、CuSnSi等铜合金粉末中的一种或多种；
Step2：在经过有Ar气、Co2、N2、He气等惰性气体,H2和CO等还原性气氛保护的炉子中，在400℃-1050℃的温度间经0.1小时-5小时进行烧结制备得到钢-铜合金覆烧板；
Step3：在有惰性气体的保护下，运用激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆、氩弧熔覆法等表面熔覆法中的一种或多种对经Step2覆烧得到的钢-铜合金板进行逐点逐线逐面熔覆处理；
Step4：基于上述步骤，经上述熔覆处理得到的覆烧板在Ar气、Co2、N2、He气等惰性气体，H2和CO等还原性气氛保护的炉子中进行300-1050℃进行去应力退火，后进行一到20道次的轧制变形，后进行去应力退火；
Step5：基于上述步骤，在经历Step1→Step4后的覆烧、熔覆、去应力退火、轧制变形、去应力退火得到的钢-铜合金板进行Step1→Step4的重复2-10道次的多道次覆烧、熔覆、去应力退火、轧制变形、去应力退火过程，确保熔覆的铜合金减摩减磨层的厚度足够厚和足够致密化，最终得到的钢-铜合金层的厚度达到0.01-20mm之间；
Step6：经Step3到Step6的激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆或氩弧熔覆过程得到的高致密高结合强度的钢-铜合金板经冲压成型、磨削等机加工成型过程制备得到目标形状尺寸的减摩降磨零部件；
所述以钢-铝合金减摩降磨材料的制备方法，包括以下步骤：
Step7：选用以水流雾化、气流雾化、等离子旋转雾化法、电解法、机械合金化法、机械粉碎法、还原法等合金粉末合成方法制备得到的铝合金粉铺覆到基体钢板上；
Step8：基于上述步骤，铝合金粉的粉末粒径在200nm-400μm之间，铝合金粉的包括纯Al粉、AlSn、AlSi、AlSi、AlNi、AlCu、AlNi、AlMg、AlSi、AlSnSi等合金粉末中的一种或多种；在经过有Ar气、Co2、N2、He气等惰性气体,H2和CO等还原性气氛保护的炉子中经200℃-700℃的温度进行烧结制备得到钢-铝合金板；
Step9：在有惰性气体的保护下，运用激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆、氩弧熔覆法等表面熔覆法中的一种或多种对经Step2覆烧得到的钢-铝合金板进行逐点、逐线、逐面熔覆处理；
Step10：基于上述步骤，经上述熔覆处理得到的覆烧板在Ar气、Co2、N2、He气等惰性气体,H2和CO等还原性气氛保护的炉子中进行200-700℃进行去应力退火，后进行1到20道次的轧制变形，后进行去应力退火；
Step11：基于上述步骤，在经历Step1→Step4后的覆烧、熔覆、去应力退火、轧制变形、去应力退火得到的钢-铝合金板进行Step1→Step4的重复2-10道次的多道次覆烧、熔覆、去应力退火、轧制变形、去应力退火过程，确保熔覆和轧制的铝合金减摩减磨层的厚度足够厚和足够致密化，最终得到的钢-铝合金层的厚度达到0.01-20mm之间；
Step12：经Step3到Step6的激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆或氩弧熔覆过程得到的高致密高结合强度的钢-铝合金板经冲压成型、磨削等机加工成型过程制备得到目标形状尺寸的减摩降磨零部件。
优选地，所述的铜合金包括含有Sn的铜锡合金、含有Al的铜铝合金、含有Zn的铜锌合金、含有Pb的铜铅合金、含有Bi的铜合金、含有Si的铜硅合金、含有Ni的铜镍合金、含有Ti的铜钛合金、含有Sb的铜锑合金、含有Te的铜碲合金、含有Mn的铜锰合金；所述的铝合金包括含有Sn的铝锡合金、含有Zn的铝锌合金、含有Si的铝硅合金、含有Ni的铝镍合金、含有Cu的铝铜合金、含有Mg的铝镁合金、含有Li的铝锂合金。
优选地，在铜合金粉末或铝合金粉末中可以添加比例为0.001wt％-10wt％的AlN、MgO、Al2O3、CuO、TiC、TiN、ZnO、MoS2、TiO2、SiO2、SiC、Si3N4、石墨、BN等纳米级别的圆球状纳米陶瓷颗粒，起到强化合金和减摩降磨的作用。
优选地，所述Step1的铺粉烧结环节时，铜合金粉末中会添加0.001wt％-10wt％的Sn及锡合金粉、Si及硅合金粉、Sb及锑合金粉、Te及碲合金粉、Ge及锗合金粉、Bi及铋合金粉、Pb及铅合金粉末，所述Step7中，铝及铝合金粉中会添0.001wt％-10wt％的Sn及锡合金粉、Si及硅合金粉，所述铜及铜合金粉的松装密度为1.2-5.2g/cm3，所述铜粉的流动性为<25s/50g，所述铜粉颗粒形状为亚球形、球形。
优选地，所述Step7的铺粉烧结环节时，铝及铝合金粉末中会添加0.001-10wt％的Cu及铜合金粉、Si及硅合金粉、Ni及镍合金粉、Zn及锌合金粉、Sn及锡合金粉、In及铟合金粉、Sb及锑合金粉、Te及碲合金粉、Ge及锗合金粉、Bi及铋合金粉、Pb及铅合金粉末，所述用到的铝合金粉末在采用规格为规格范围为50目到2000目范围内，尤其是50目到500目范围内的粉末，所述铝合金粉末松装密度为0.35-2.3g/cm3，所述铝合金粉的流动性为<25s/50g，所述铝合金粉末颗粒形状为亚球形、球形。
优选地，一种铜基合金或铝基合金润滑减摩降磨材料，在经step1→step12的覆烧、熔覆、轧制、去应力回火的过程后，在铜合金层或铝合金层的可熔覆上一层锡基或巴士合金，经过轧制变形，使巴氏合金均匀覆盖到铜合金或铝合金的表面，所述Step1和Step7覆烧后的钢-铜合金板或钢-铝合金板，在经过一种经所述的一种经激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、电弧焊接、等离子熔覆、氩弧焊接法过程中的热源束呈面、线、点状呈连续扫描。
优选地，所述方法制备得到的复合材料应用制备于各种类型的轴瓦材料，如汽车卡车及工程机械的汽油机柴油机用轴瓦材料、各类大型柴油发动机如船用发动机用轴瓦材料、冶金轧钢用轴瓦、水泥回转窑用轴瓦和大型发电机及电动机、高速电机用轴瓦。
优选地，所述钢-铜合金板或钢-铝合金板在轧制变形过程中，铜基钢-铜合金板材或铝基钢-铝合金层随同钢板沿板面方向发生流变变形，铜基钢-铜合金复合材料中的铜合金层或铝基钢-铝合金层中的铝合金层与基体钢板间发生冶金结合，钢-铜合金板材中的铜合金层或钢-铝合金板材中的铝合金层的减薄变形量在20％-500％之间。
优选地，所述烧结、轧制过程中，钢-铜合金薄板或钢-铝合金板的烧结及去应力温度区间在200-1000度之间；烧结及去应力的时间为0.1-4小时之间。
优选地，所述烧结、轧制过程中，钢-铜合金薄板或钢-铝合金板在经过激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、电弧焊接、等离子熔覆、氩弧焊接等快速熔覆过程时，基底钢板或钢-铜、钢-铝合金板的预加热保温温度范围为50℃-700℃范围内。
本发明具有以下有益效果：
一、本发明一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料及其制备方法，通过结合传统的粉末冶金法以及激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆或氩弧熔覆法等快速熔化快速冷却的方法，在此基础上结合轧制变形、热处理等过程采用钢板上均匀铺覆、烧结铜合金或铝合金该添加的低熔点金属在烧结过程中主要起到液相烧结促进铜合金粉末的收缩的作用，经该方法制备得到的铜钢合金润滑耐磨材料的铜合金层具有收缩性好、空隙率低、致密性较好同时强度高、机械抗疲劳性能良好的优点，经该液相烧结法制备得到的铜钢合金润滑耐磨材料具有特有的冶金金相特征，即主相铜合金相的周围均匀分布着少量的低熔点金属或合金的晶界相，该低熔点晶界相起到两方面的作用，第一是提高收缩率降低铜合金层的孔隙率，第二是当润滑耐磨材料在高温区域工作时，该晶界低熔点相可以起到自润滑作用，可以有效避免干摩擦的发生。
二、本发明一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料及其制备方法，采用传统的粉末冶金与激光熔覆、等离子熔覆、氩弧熔覆、电弧熔覆法以及轧制变形技术，可以通过熔覆过程中的熔化、凝固的过程以及轧制变形过程的金属流变过程可以有效的降低粉末冶金法制备得到的材料中的孔洞等缺陷，有效的提高铜-钢复合材料中铜合金与基体钢板间、铝-钢复合材料中铜合金与基体钢板间的强度和疲劳强度等性能。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明的一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的经激光熔覆法制备得到的钢-铜合金减摩降磨材料金相图；
图2为本发明的一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的以钢-铜合金减摩降磨材料的制备方法流程图；
图3为本发明的一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的以钢-铝合金减摩降磨材料的制备方法流程图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1-3所示：本发明为一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料，选用低碳钢、不锈钢板、低合金钢等板材作为基体材料，而以水流雾化、气流雾化或经球磨后等离子球化处理制备得到的铜合金粉或铝合金粉作为减摩降磨层的合金化的粉末；
以钢-铜合金减摩降磨材料的制备方法，包括以下步骤：
Step1：选用水流雾化、气流雾化、球磨加等离子球化等制粉过程制备得到的铜合金粉均匀铺覆到钢板基体上；铜合金粉的粒径在500nm-350μm之间，铜合金粉的类型包括Cu粉、CuSn、CuSi、CuNi、CuAl、CuSnNi、CuAlSi、CuSnSi等铜合金粉末中的一种或多种；
Step2：在经过有Ar气、Co2、N2、He气等惰性气体,H2和CO等还原性气氛保护的炉子中，在400℃-1050℃的温度间经0.1小时-5小时进行烧结制备得到钢-铜合金覆烧板；
Step3：在有惰性气体的保护下，运用激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆、氩弧熔覆法等表面熔覆法中的一种或多种对经Step2覆烧得到的钢-铜合金板进行逐点逐线逐面熔覆处理；
Step4：基于上述步骤，经上述熔覆处理得到的覆烧板在Ar气、Co2、N2、He气等惰性气体，H2和CO等还原性气氛保护的炉子中进行300-1050℃进行去应力退火，后进行一到20道次的轧制变形，后进行去应力退火；
Step5：基于上述步骤，在经历Step1→Step4后的覆烧、熔覆、去应力退火、轧制变形、去应力退火得到的钢-铜合金板进行Step1→Step4的重复2-10道次的多道次覆烧、熔覆、去应力退火、轧制变形、去应力退火过程，确保熔覆的铜合金减摩减磨层的厚度足够厚和足够致密化，最终得到的钢-铜合金层的厚度达到0.01-20mm之间；
Step6：经Step3到Step6的激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆或氩弧熔覆过程得到的高致密高结合强度的钢-铜合金板经冲压成型、磨削等机加工成型过程制备得到目标形状尺寸的减摩降磨零部件；
以钢-铝合金减摩降磨材料的制备方法，包括以下步骤：
Step7：选用以水流雾化、气流雾化、等离子旋转雾化法、电解法、机械合金化法、机械粉碎法、还原法等合金粉末合成方法制备得到的铝合金粉铺覆到基体钢板上；
Step8：基于上述步骤，铝合金粉的粉末粒径在200nm-400μm之间，铝合金粉的包括纯Al粉、AlSn、AlSi、AlSi、AlNi、AlCu、AlNi、AlMg、AlSi、AlSnSi等合金粉末中的一种或多种；在经过有Ar气、Co2、N2、He气等惰性气体,H2和CO等还原性气氛保护的炉子中经300℃-700℃的温度进行烧结制备得到钢-铝合金板；
Step9：在有惰性气体的保护下，运用激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆、氩弧熔覆法等表面熔覆法中的一种或多种对经Step2覆烧得到的钢-铝合金板进行逐点、逐线、逐面熔覆处理；
Step10：基于上述步骤，经上述熔覆处理得到的覆烧板在Ar气、Co2、N2、He气等惰性气体,H2和CO等还原性气氛保护的炉子中进行300-700℃进行去应力退火，后进行1到20道次的轧制变形，后进行去应力退火；
Step11：基于上述步骤，在经历Step1→Step4后的覆烧、熔覆、去应力退火、轧制变形、去应力退火得到的钢-铝合金板进行Step1→Step4的重复2-10道次的多道次覆烧、熔覆、去应力退火、轧制变形、去应力退火过程，确保熔覆和轧制的铝合金减摩减磨层的厚度足够厚和足够致密化，最终得到的钢-铝合金层的厚度达到0.01-20mm之间；
Step12：经Step3到Step6的激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆或氩弧熔覆过程得到的高致密高结合强度的钢-铝合金板经冲压成型、磨削等机加工成型过程制备得到目标形状尺寸的减摩降磨零部件。
其中，的铜合金包括含有Sn的铜锡合金、含有Al的铜铝合金、含有Zn的铜锌合金、含有Pb的铜铅合金、含有Bi的铜合金、含有Si的铜硅合金、含有Ni的铜镍合金、含有Ti的铜钛合金、含有Sb的铜锑合金、含有Te的铜碲合金、含有Mn的铜锰合金；的铝合金包括含有Sn的铝锡合金、含有Zn的铝锌合金、含有Si的铝硅合金、含有Ni的铝镍合金、含有Cu的铝铜合金、含有Mg的铝镁合金、含有Li的铝锂合金。
其中，在铜合金粉末或铝合金粉末中可以添加比例为0.001wt％-10wt％的AlN、MgO、Al2O3、CuO、TiC、TiN、ZnO、MoS2、TiO2、SiO2、SiC、Si3N4、石墨、BN等纳米级别的圆球状纳米陶瓷颗粒，起到强化合金和减摩降磨的作用。
其中，Step1的铺粉烧结环节时，铜合金粉末中会添加0.001wt％-10wt％的Sn及锡合金粉、Si及硅合金粉、Sb及锑合金粉、Te及碲合金粉、Ge及锗合金粉、Bi及铋合金粉、Pb及铅合金粉末，Step7中，铝及铝合金粉中会添0.001wt％-10wt％的Sn及锡合金粉、Si及硅合金粉，铜及铜合金粉的松装密度为1.2-5.2g/cm3，铜粉的流动性为<25s/50g，铜粉颗粒形状为亚球形、球形。
其中，Step7的铺粉烧结环节时，铝及铝合金粉末中会添加0.001-10wt％的Cu及铜合金粉、Si及硅合金粉、Ni及镍合金粉、Zn及锌合金粉、Sn及锡合金粉、In及铟合金粉、Sb及锑合金粉、Te及碲合金粉、Ge及锗合金粉、Bi及铋合金粉、Pb及铅合金粉末，用到的铝合金粉末在采用规格为规格范围为50目到2000目范围内，尤其是50目到500目范围内的粉末，铝合金粉末松装密度为0.35-2.3g/cm3，铝合金粉的流动性为<25s/50g，铝合金粉末颗粒形状为亚球形、球形。
其中，一种铜基合金或铝基合金润滑减摩降磨材料，在经step1→step12的覆烧、熔覆、轧制、去应力回火的过程后，在铜合金层或铝合金层的可熔覆上一层锡基或巴士合金，经过轧制变形，使巴氏合金均匀覆盖到铜合金或铝合金的表面，Step1和Step7覆烧后的钢-铜合金板或钢-铝合金板，在经过一种经的一种经激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、电弧焊接、等离子熔覆、氩弧焊接法过程中的热源束呈面、线、点状呈连续扫描。
其中，方法制备得到的复合材料应用制备于各种类型的轴瓦材料，如汽车卡车及工程机械的汽油机柴油机用轴瓦材料、各类大型柴油发动机如船用发动机用轴瓦材料、冶金轧钢用轴瓦、水泥回转窑用轴瓦和大型发电机及电动机、高速电机用轴瓦。
其中，钢-铜合金板或钢-铝合金板在轧制变形过程中，铜基钢-铜合金板材或铝基钢-铝合金层随同钢板沿板面方向发生流变变形，铜基钢-铜合金复合材料中的铜合金层或铝基钢-铝合金层中的铝合金层与基体钢板间发生冶金结合，钢-铜合金板材中的铜合金层或钢-铝合金板材中的铝合金层的减薄变形量在20％-500％之间。
其中，烧结、轧制过程中，钢-铜合金薄板或钢-铝合金板的烧结及去应力温度区间在200-1000度之间；烧结及去应力的时间为0.1-4小时之间。
其中，烧结、轧制过程中，钢-铜合金薄板或钢-铝合金板在经过激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、电弧焊接、等离子熔覆、氩弧焊接等快速熔覆过程时，基底钢板或钢-铜、钢-铝合金板的预加热保温温度范围为50℃-700℃范围内。
本发明激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆、氩弧熔覆法制备高强高耐磨型的钢-铜合金或钢-铝合金润滑耐摩擦材料的制备方法，经该方法制备得到的钢-铜合金或钢-铝合金减摩耐磨材料的铜合金层、铝合金层具有收缩性好、空隙率低高致密度性、高强度高抗疲劳性、高粘接强度、高耐磨性等诸多优点，用此方法制备得到的钢-铜合金或钢-铝合金复合材料适用于各种高负载的机械减摩耐磨零部件领域，如大功率电机的轴瓦、船用大功率柴油发动机、公路交通用的汽油机柴油发动机用轴瓦、冶金轧钢机械用轴瓦、水泥回转窑用轴瓦、大型球磨机轴瓦、大功率发电机电动机用轴瓦等诸多高负载设备的减摩降磨轴瓦等领域，制备此类铜合金或铝合金的耐磨减摩材料选用水流雾化或气流雾化的铜合金粉末。
实施例二：
一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：选用水流雾化或气流雾化的铜合金铜粉、铝合金粉铺覆到基体钢板上，在经过有惰性气体以及还原性气体保护的气氛中经初烧结后得到钢-铜合金板或钢-铝合金板；
步骤二：用一种用激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆、氩弧熔覆法对经步骤一得到的钢-铜合金板或钢-铝合金板进行逐面逐线逐点熔覆；
步骤三：经步骤二激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆或氩弧熔覆过后的钢-铜合金或钢-铝合金板进行冷轧→回火→冷轧等工序得到；
步骤四：经步骤二激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆或氩弧熔覆过后的钢-铜合金板或钢-铝合金板经机加工成型制备得到目标形状尺寸的减摩耐磨件。
进一步地，所述步骤四中二次烧结过后的钢-铜合金或钢-铝合金薄板进行多道次轧制变形，得到目标所需要的规定尺寸的厚度。
进一步地，所述在步骤四之后进行制备得到的材料的金相分析和铜钢合金层间的粘接强度检测。
本方案中，结合传统的粉末冶金法和经激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、电弧焊接、等离子熔覆、氩弧焊接法制备钢-铜合金以及钢-铝合金减摩耐磨材料的制备方法，通过外来热源运用液相烧结法提高铜合金粉末的收缩率，以降低铜合金层的孔隙率，提高铜合金层与基体钢板间的结合强度，提高钢-铜合金的机械强度和抗疲劳强度，以解决现有技术中钢铜合金的铜合金层只发生固相烧结而未能发生液相烧结致使烧结过程未能进行充分收缩，使得材料的孔隙率较高，材料的强度和抗疲劳性能均较低的问题；
本方案中，对于钢-铝合金复合材料，采取传统的铝合金板与钢板间进行轧制变形过程的轧制复合过程，因基体钢板与铝合金间未经历高温热扩散过程，基体钢背与铝合金间的结合强度低，钢-铝合金复合材料在服役过程中，铝合金层易发生脱离。本发明实施例提供一种的结合传统的粉末冶金法和经激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、电弧焊接、等离子熔覆、氩弧焊接法制备钢-铝合金减摩耐磨材料的制备方法；铝合金粉末在钢板表面经过烧结过后，在经过激光熔覆、冷焊、等离子熔覆法使铝合金与基体钢板间发生强有力的冶金键的结合，在后续的轧制变形过程中，使得这一结合强度更加提高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料，其特征在于，选用低碳钢、不锈钢板、低合金钢等板材作为基体材料，而以水流雾化、气流雾化、等离子旋转雾化法、电解法、机械合金化法、机械粉碎法、还原法等合金粉末制备得到的铜合金粉或铝合金粉作为减摩降磨层的合金化的粉末；
所述以钢-铜合金减摩降磨材料的制备方法，包括以下步骤：
Step1：选用水流雾化、气流雾化、等离子旋转雾化法、电解法、机械合金化法、机械粉碎法、还原法等合金粉末等制粉过程制备得到的铜合金粉均匀铺覆到钢板基体上；铜合金粉的粒径在200nm-400μm之间，铜合金粉的类型包括Cu粉、CuSn、CuSi、CuNi、CuAl、CuSnNi、CuAlSi、CuSnSi等铜合金粉末中的一种或多种；
Step2：在经过有Ar气、Co2、N2、He气等惰性气体,H2和CO等还原性气氛保护的炉子中，在400℃-1050℃的温度间经0.1小时-5小时进行烧结制备得到钢-铜合金覆烧板；
Step3：在有惰性气体的保护下，运用激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆、氩弧熔覆法等表面熔覆法中的一种或多种对经Step2覆烧得到的钢-铜合金板进行逐点逐线逐面熔覆处理；
Step4：基于上述步骤，经上述熔覆处理得到的覆烧板在Ar气、Co2、N2、He气等惰性气体，H2和CO等还原性气氛保护的炉子中进行300-1050℃进行去应力退火，后进行一到20道次的轧制变形，后进行去应力退火；
Step5：基于上述步骤，在经历Step1→Step4后的覆烧、熔覆、去应力退火、轧制变形、去应力退火得到的钢-铜合金板进行Step1→Step4的重复2-10道次的多道次覆烧、熔覆、去应力退火、轧制变形、去应力退火过程，确保熔覆的铜合金减摩减磨层的厚度足够厚和足够致密化，最终得到的钢-铜合金层的厚度达到0.01-20mm之间；
Step6：经Step3到Step6的激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆或氩弧熔覆过程得到的高致密高结合强度的钢-铜合金板经冲压成型、磨削等机加工成型过程制备得到目标形状尺寸的减摩降磨零部件；
所述以钢-铝合金减摩降磨材料的制备方法，包括以下步骤：
Step7：选用以水流雾化、气流雾化、等离子旋转雾化法、电解法、机械合金化法、机械粉碎法、还原法等合金粉末合成方法制备得到的铝合金粉铺覆到基体钢板上；
Step8：基于上述步骤，铝合金粉的粉末粒径在200nm-400μm之间，铝合金粉的包括纯Al粉、AlSn、AlSi、AlSi、AlNi、AlCu、AlNi、AlMg、、AlSiMg、AlSi、AlSnSi等合金粉末中的一种或多种；在经过有Ar气、Co2、N2、He气等惰性气体,H2和CO等还原性气氛保护的炉子中经300℃-700℃的温度进行烧结制备得到钢-铝合金板；
Step9：在有惰性气体的保护下，运用激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆、氩弧熔覆法等表面熔覆法中的一种或多种对经Step2覆烧得到的钢-铝合金板进行逐点、逐线、逐面熔覆处理；
Step10：基于上述步骤，经上述熔覆处理得到的覆烧板在Ar气、Co2、N2、He气等惰性气体,H2和CO等还原性气氛保护的炉子中进行300-700℃进行去应力退火，后进行1到20道次的轧制变形，后进行去应力退火；
Step11：基于上述步骤，在经历Step1→Step4后的覆烧、熔覆、去应力退火、轧制变形、去应力退火得到的钢-铝合金板进行Step1→Step4的重复2-10道次的多道次覆烧、熔覆、去应力退火、轧制变形、去应力退火过程，确保熔覆和轧制的铝合金减摩减磨层的厚度足够厚和足够致密化，最终得到的钢-铝合金层的厚度达到0.01-20mm之间；
Step12：经Step3到Step6的激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、等离子熔覆或氩弧熔覆过程得到的高致密高结合强度的钢-铝合金板经冲压成型、磨削等机加工成型过程制备得到目标形状尺寸的减摩降磨零部件。
2.根据权利要求1所述的一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的制备方法，其特征在于，所述的铜合金包括含有Sn的铜锡合金、含有Al的铜铝合金、含有Zn的铜锌合金、含有Pb的铜铅合金、含有Bi的铜合金、含有Si的铜硅合金、含有Ni的铜镍合金、含有Ti的铜钛合金、含有Sb的铜锑合金、含有Te的铜碲合金、含有Mn的铜锰合金；所述的铝合金包括含有Sn的铝锡合金、含有Zn的铝锌合金、含有Si的铝硅合金、含有Ni的铝镍合金、含有Cu的铝铜合金、含有Mg的铝镁合金、含有Li的铝锂合金。
3.根据权利要求1所述的一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的制备方法，其特征在于，在铜合金粉末或铝合金粉末中可以添加比例为0.001wt％-10wt％的AlN、MgO、Al2O3、CuO、TiC、TiN、ZnO、MoS2、TiO2、SiO2、SiC、Si3N4、石墨、BN等纳米级别的圆球状纳米陶瓷颗粒，起到强化合金和减摩降磨的作用。
4.根据权利要求1所述的一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的制备方法，其特征在于，所述Step1的铺粉烧结环节时，铜合金粉末中会添加0.001wt％-10wt％的Sn及锡合金粉、Si及硅合金粉、Sb及锑合金粉、Ni及镍合金粉、Al及铝合金粉、Te及碲合金粉、Ge及锗合金粉、Bi及铋合金粉、Pb及铅合金粉末，所述Step7中，铝及铝合金粉中会0.001wt％-10wt％的Sn及锡合金粉、Si及硅合金粉，所述铜及铜合金粉的松装密度为1.2-5.2g/cm3，所述铜粉的流动性为<25s/50g，所述铜粉颗粒形状为亚球形、球形。
5.根据权利要求1所述的一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的制备方法，其特征在于，所述Step7的铺粉烧结环节时，铝及铝合金粉末中会添加0.001-10wt％的Cu及铜合金粉、Si及硅合金粉、Ni及镍合金粉、Zn及锌合金粉、Sn及锡合金粉、In及铟合金粉、Sb及锑合金粉、Te及碲合金粉、Ge及锗合金粉、Bi及铋合金粉、Pb及铅合金粉末，所述用到的铝合金粉末在采用规格为规格范围为50目到2000目范围内，尤其是50目到500目范围内的粉末，所述铝合金粉末松装密度为0.35-2.3g/cm3，所述铝合金粉的流动性为<25s/50g，所述铝合金粉末颗粒形状为亚球形、球形。
6.根据权利要求1所属的一种铜基合金或铝基合金润滑减摩降磨材料，在经step1→step12的覆烧、熔覆、轧制、去应力回火的过程后，在铜合金层或铝合金层的可熔覆上一层锡基或铅基巴士合金，经过轧制变形，使巴氏合金均匀覆盖到铜合金或铝合金的表面，所述Step1和Step7覆烧后的钢-铜合金板或钢-铝合金板，在经过一种经所述的一种经激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、电弧焊接、等离子熔覆、氩弧焊接法过程中的热源束呈面、线、点状呈连续扫描。
7.根据权利要求1所述的一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的制备方法，其特征在于，所述方法制备得到的复合材料应用制备于各种类型的轴瓦材料，如汽车卡车及工程机械的汽油机柴油机用轴瓦材料、各类大型柴油发动机如船用发动机用轴瓦材料、冶金轧钢用轴瓦、水泥回转窑用轴瓦和大型发电机及电动机用轴瓦。
8.根据权利要求1所述的一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的制备方法，其特征在于，所述钢-铜合金板或钢-铝合金板在轧制变形过程中，铜基钢-铜合金板材或铝基钢-铝合金层随同钢板沿板面方向发生流变变形，铜基钢-铜合金复合材料中的铜合金层或铝基钢-铝合金层中的铝合金层与基体钢板间发生冶金结合，钢-铜合金板材中的铜合金层或钢-铝合金板材中的铝合金层的减薄变形量在20％-500％之间。
9.根据权利要求1所述的一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的制备方法，其特征在于，所述烧结、轧制过程中，钢-铜合金薄板或钢-铝合金板的烧结及去应力温度区间在200-1000度之间；烧结及去应力的时间为0.1-4小时之间。
10.根据权利要求1所述的一种经烧结熔覆法得到的铜基、铝基合金润滑减摩降磨材料的制备方法，其特征在于，所述烧结、轧制过程中，钢-铜合金薄板或钢-铝合金板在经过激光熔覆、喷焊、堆焊、冷焊、电弧焊接、等离子熔覆、氩弧焊接等快速熔覆过程时，基底钢板或钢-铜、钢-铝合金板的预加热保温温度范围为50℃-700℃范围内。
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