CN115522097A - 一种滑动轴承轴瓦材料及其复合制备工艺 - Google Patents

一种滑动轴承轴瓦材料及其复合制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及增材制造技术领域，具体公开了一种滑动轴承轴瓦材料及其复合制备工艺，本发明以含有少量Zn、Cu、Si、Sn等元素的Al合金为基体，在所述钢层中弥散分布Ti3SiC2层状陶瓷粒子和Ti超硬粒子得到复合材料，提高了所述钢层的抗疲劳强度、耐热性、承载能力和耐磨减磨性，用作轴瓦具有良好的使用性能和较长的使用寿命，本发明以Zn和Sn为软相，增强复合材料的塑性，使得轴瓦具有良好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，本发明以Cu为强化相，提高复合材料的力学性能和抗疲劳强度，本发明还包括Si，提高复合材料的耐磨性能、抗疲劳强度和抗咬合性，降低合金的线膨胀系数，从而可以提升轴承轴轴瓦材料的强度。

Description

一种滑动轴承轴瓦材料及其复合制备工艺
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种滑动轴承轴瓦材料及其复合制备工艺。
背景技术
滑动轴承是大型电机中最为重要的控制装置和部件，制成滑动轴承需要使用滑动轴承轴瓦材料，滑动轴承的基本功能是在大型回转机械中起到支撑作用，随着科技的发展，在石油、化工、电站、冶金、船舶、核能、宇航等领域的需要，对滑动轴承提出了更高的要求。
而传统的滑动轴承轴轴瓦材料均具有强度低的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滑动轴承轴瓦材料及其复合制备工艺，旨在解决现有技术中传统的轴承轴轴瓦材料均具有强度低的缺点的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的一种滑动轴承轴瓦材料，包括合金层和钢层，所述合金层和所述钢层一体成型，所述合金层配方按重量百分比为：Sn5-15％，Cu70-80％，Si2-4％，Ni1-10％和P0.5-1％，其它微量元素和杂质含量总合不超过0.5％，所述钢层由C含量不大于0.24wt％，P含量不大于0.035wt％，Mn含量不大于0.6wt％，Si含量不大于0.05％，S含量不大于0.035wt％，Alt含量不小于0.01wt％制成。
本发明还提供一种制备上述所述的滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺，包括如下步骤，
步骤一：首先按比例取Sn、Cu、Si、Ni和P先冶炼成合金粉状颗粒备用；
步骤二：选用C含量不大于0.24wt％，P含量不大于0.035wt％，Mn含量不大于0.6wt％，Si含量不大于0.05％，S含量不大于0.035wt％，Alt含量不小于0.01wt％的碳素钢卷带，除油处理，并对碳素钢卷带的两侧进行剪边，对碳素钢卷带的表面进行打磨毛化处理；
步骤三：将步骤一中的合金粉状颗粒均匀地铺在钢板经毛化处理的表面上，之后进行熔炉浇筑成型得到初加工的轴瓦合金卷材，再将轴瓦合金卷材进行清洗后进行烘干；
步骤四：烘干完成后得到滑动轴承轴瓦材料。
其中，在步骤一中制成的合金粉状颗粒的直径分布为：+100目含量为0％，-100～+140目含量为0.3％，-140～+200目含量为12％，-200～+325目含量为28％，-325目含量为59.7％。
其中，在步骤三中进行熔炉浇筑成型时，铺有合金粉状颗粒的碳素钢卷带在氢氮混合保护气氛下进行烧结并冷却，混合气中氢气体积占比为30％，氮气体积占比为70％；烧结温度990℃，烧结时间为30分钟。
其中，在步骤二中，对碳素钢卷带的两侧进行剪边，对碳素钢卷带的表面进行打磨毛化处理所用的装置为轴瓦材料生产加工用整平裁切装置。
其中，在步骤一中冶炼合金粉状颗粒时在原料中加入0.5％～1.5％的Zn和0.2％-0.8％的Ti。
其中，在步骤三中，对轴瓦合金卷材进行清洗后进行烘干的装置为用于轴瓦生产的自动清洗烘干装置。
本发明的一种滑动轴承轴瓦材料及其复合制备工艺，本发明以含有少量Zn、Cu、Si、Sn等元素的Al合金为基体，在所述钢层中弥散分布Ti3SiC2层状陶瓷粒子和(Ti，Al，Si，C)N超硬粒子得到复合材料，提高了所述钢层的抗疲劳强度、耐热性、承载能力和耐磨减磨性，用作轴瓦具有良好的使用性能和较长的使用寿命，本发明以Zn和Sn为软相，增强复合材料的塑性，使得轴瓦具有良好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，本发明以Cu为强化相，提高复合材料的力学性能和抗疲劳强度，使得轴瓦具有良好的力学性能，本发明还包括Si，提高复合材料的耐磨性能、抗疲劳强度和抗咬合性，降低合金的线膨胀系数；本发明在铝合金基体中弥散分布Ti3SiC2层状陶瓷粒子和(Ti，Al，Si，C)N超硬粒子，提高得到的复合材料的抗疲劳强度、耐热性、承载能力和耐磨减磨性能，从而获得综合性能良好的轴瓦，本发明提供的复合材料的抗拉强度可达200N/mm以上，屈服强度可达70N/mm以上，伸长率可达20％以上，布氏硬度可达65HB以上，可耐160℃以上高温，同时其顺应性、嵌藏性、耐蚀性、承载能力和耐磨减磨性能均优于AlSn20Cu轴瓦材料，从而可以提升轴承轴轴瓦材料的强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的实施例1的步骤流程图。
图2是本发明的实施例2的步骤流程图。
图3是本发明的实施例3的步骤流程图。
具体实施方式
实施例1，请参阅图1，本发明提供了一种制备滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺，所述制备滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺按如下重量份的原料组成，5％的Sn，80％的Cu，4％的Si，10％的Ni，1％的P，C含量不大于0.24wt％，P含量不大于0.035wt％，Mn含量不大于0.6wt％，Si含量不大于0.05％，S含量不大于0.035wt％，Alt含量不小于0.01wt％。
S1：首先取5％的Sn、80％的Cu、4％的Si、10％的Ni和1％的P先冶炼成合金粉状颗粒备用；
S2：选用C含量不大于0.24wt％，P含量不大于0.035wt％，Mn含量不大于0.6wt％，Si含量不大于0.05％，S含量不大于0.035wt％，Alt含量不小于0.01wt％的碳素钢卷带，除油处理，并对碳素钢卷带的两侧进行剪边，对碳素钢卷带的表面进行打磨毛化处理；
S3：将步骤一中的合金粉状颗粒均匀地铺在钢板经毛化处理的表面上，之后进行熔炉浇筑成型得到初加工的轴瓦合金卷材，再将轴瓦合金卷材进行清洗后进行烘干；
S4：烘干完成后得到滑动轴承轴瓦材料。
在步骤三中进行熔炉浇筑成型时，铺有合金粉状颗粒的碳素钢卷带在氢氮混合保护气氛下进行烧结并冷却，所述熔炉浇筑的温度为660℃。
本发明以含有少量Zn、Cu、Si、Sn等元素的Al合金为基体，在所述钢层中弥散分布Ti3SiC2层状陶瓷粒子和Ti超硬粒子得到复合材料，提高了所述钢层的抗疲劳强度、耐热性、承载能力和耐磨减磨性，用作轴瓦具有良好的使用性能和较长的使用寿命，本发明以Zn和Sn为软相，增强复合材料的塑性，使得轴瓦具有良好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，本发明以Cu为强化相，提高复合材料的力学性能和抗疲劳强度，使得轴瓦具有良好的力学性能，本发明还包括Si，提高复合材料的耐磨性能、抗疲劳强度和抗咬合性，降低合金的线膨胀系数；本发明在铝合金基体中弥散分布Ti3SiC2层状陶瓷粒子和(Ti，Al，Si，C)N超硬粒子，提高得到的复合材料的抗疲劳强度、耐热性、承载能力和耐磨减磨性能，从而获得综合性能良好的轴瓦，本发明提供的复合材料的抗拉强度可达200N/mm以上，屈服强度可达70N/mm以上，伸长率可达20％以上，布氏硬度可达65HB以上，可耐160℃以上高温，同时其顺应性、嵌藏性、耐蚀性、承载能力和耐磨减磨性能均优于AlSn20Cu轴瓦材料，从而可以提升轴承轴轴瓦材料的强度。
实施例2，请参阅图2，本发明提供了一种制备滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺，所述制备滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺按如下重量份的原料组成，10％的Sn，75％的Cu，3％的Si，5.5％的Ni，0.75％的P，C含量不大于0.24wt％，P含量不大于0.035wt％，Mn含量不大于0.6wt％，Si含量不大于0.05％，S含量不大于0.035wt％，Alt含量不小于0.01wt％。
S1：首先取10％的Sn、75％的Cu、3％的Si、5.5％的Ni和0.75％的P先冶炼成合金粉状颗粒备用；
S2：选用C含量不大于0.24wt％，P含量不大于0.035wt％，Mn含量不大于0.6wt％，Si含量不大于0.05％，S含量不大于0.035wt％，Alt含量不小于0.01wt％的碳素钢卷带，除油处理，并对碳素钢卷带的两侧进行剪边，对碳素钢卷带的表面进行打磨毛化处理；
S3：将步骤一中的合金粉状颗粒均匀地铺在钢板经毛化处理的表面上，之后进行熔炉浇筑成型得到初加工的轴瓦合金卷材，再将轴瓦合金卷材进行清洗后进行烘干；
S4：烘干完成后得到滑动轴承轴瓦材料。
在步骤三中进行熔炉浇筑成型时，铺有合金粉状颗粒的碳素钢卷带在氢氮混合保护气氛下进行烧结并冷却，所述熔炉浇筑的温度为825℃。
本发明以含有少量Zn、Cu、Si、Sn等元素的Al合金为基体，在所述钢层中弥散分布Ti3SiC2层状陶瓷粒子和Ti超硬粒子得到复合材料，提高了所述钢层的抗疲劳强度、耐热性、承载能力和耐磨减磨性，用作轴瓦具有良好的使用性能和较长的使用寿命，本发明以Zn和Sn为软相，增强复合材料的塑性，使得轴瓦具有良好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，本发明以Cu为强化相，提高复合材料的力学性能和抗疲劳强度，使得轴瓦具有良好的力学性能，本发明还包括Si，提高复合材料的耐磨性能、抗疲劳强度和抗咬合性，降低合金的线膨胀系数；本发明在铝合金基体中弥散分布Ti3SiC2层状陶瓷粒子和Ti超硬粒子，提高得到的复合材料的抗疲劳强度、耐热性、承载能力和耐磨减磨性能，从而获得综合性能良好的轴瓦，本发明提供的复合材料的抗拉强度可达200N/mm以上，屈服强度可达70N/mm以上，伸长率可达20％以上，布氏硬度可达65HB以上，可耐160℃以上高温，同时其顺应性、嵌藏性、耐蚀性、承载能力和耐磨减磨性能均优于AlSn20Cu轴瓦材料，从而可以提升轴承轴轴瓦材料的强度。
实施例3，请参阅图3，本发明提供了一种制备滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺，所述制备滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺按如下重量份的原料组成，15％的Sn，70％的Cu，4％的Si，1％的Ni，0.5％的P，C含量不大于0.24wt％，P含量不大于0.035wt％，Mn含量不大于0.6wt％，Si含量不大于0.05％，S含量不大于0.035wt％，Alt含量不小于0.01wt％。
S1：首先取15％的Sn、70％的Cu、4％的Si、1％的Ni和0.5％的P先冶炼成合金粉状颗粒备用；
S2：选用C含量不大于0.24wt％，P含量不大于0.035wt％，Mn含量不大于0.6wt％，Si含量不大于0.05％，S含量不大于0.035wt％，Alt含量不小于0.01wt％的碳素钢卷带，除油处理，并对碳素钢卷带的两侧进行剪边，对碳素钢卷带的表面进行打磨毛化处理；
S3：将步骤一中的合金粉状颗粒均匀地铺在钢板经毛化处理的表面上，之后进行熔炉浇筑成型得到初加工的轴瓦合金卷材，再将轴瓦合金卷材进行清洗后进行烘干；
S4：烘干完成后得到滑动轴承轴瓦材料。
在步骤二中并对碳素钢卷带的两侧进行剪边，对碳素钢卷带的表面进行打磨毛化处理所采用的装置为(CN216227937U)所公开的一种轴瓦材料生产加工用整平裁切装置。
在步骤三中进行熔炉浇筑成型时，铺有合金粉状颗粒的碳素钢卷带在氢氮混合保护气氛下进行烧结并冷却，所述熔炉浇筑的温度为990。
本发明以含有少量Zn、Cu、Si、Sn等元素的Al合金为基体，在所述钢层中弥散分布Ti3SiC2层状陶瓷粒子和Ti超硬粒子得到复合材料，提高了所述钢层的抗疲劳强度、耐热性、承载能力和耐磨减磨性，用作轴瓦具有良好的使用性能和较长的使用寿命，本发明以Zn和Sn为软相，增强复合材料的塑性，使得轴瓦具有良好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，本发明以Cu为强化相，提高复合材料的力学性能和抗疲劳强度，使得轴瓦具有良好的力学性能，本发明还包括Si，提高复合材料的耐磨性能、抗疲劳强度和抗咬合性，降低合金的线膨胀系数；本发明在铝合金基体中弥散分布Ti3SiC2层状陶瓷粒子和(Ti，Al，Si，C)N超硬粒子，提高得到的复合材料的抗疲劳强度、耐热性、承载能力和耐磨减磨性能，从而获得综合性能良好的轴瓦，本发明提供的复合材料的抗拉强度可达200N/mm以上，屈服强度可达70N/mm以上，伸长率可达20％以上，布氏硬度可达65HB以上，可耐160℃以上高温，同时其顺应性、嵌藏性、耐蚀性、承载能力和耐磨减磨性能均优于AlSn20Cu轴瓦材料，从而可以提升轴承轴轴瓦材料的强度。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种滑动轴承轴瓦材料，其特征在于，包括合金层和钢层，所述合金层和所述钢层一体成型，所述合金层配方按重量百分比为：Sn5-15％，Cu70-80％，Si2-4％，Ni1-10％和P0.5-1％，其它微量元素和杂质含量总合不超过0.5％，所述钢层由C含量不大于0.24wt％，P含量不大于0.035wt％，Mn含量不大于0.6wt％，Si含量不大于0.05％，S含量不大于0.035wt％，Alt含量不小于0.01wt％制成。
2.一种滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺，制备如权利要求1所述的滑动轴承轴瓦材料，其特征在于，包括如下步骤，
步骤一：首先按比例取Sn、Cu、Si、Ni和P先冶炼成合金粉状颗粒备用；
步骤二：选用C含量不大于0.24wt％，P含量不大于0.035wt％，Mn含量不大于0.6wt％，Si含量不大于0.05％，S含量不大于0.035wt％，Alt含量不小于0.01wt％的碳素钢卷带，除油处理，并对碳素钢卷带的两侧进行剪边，对碳素钢卷带的表面进行打磨毛化处理；
步骤三：将步骤一中的合金粉状颗粒均匀地铺在钢板经毛化处理的表面上，之后进行熔炉浇筑成型得到初加工的轴瓦合金卷材，再将轴瓦合金卷材进行清洗后进行烘干；
步骤四：烘干完成后得到滑动轴承轴瓦材料。
3.如权利要求2所述的一种滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺，其特征在于，
在步骤一中制成的合金粉状颗粒的直径分布为：+100目含量为0％，-100～+140目含量为0.3％，-140～+200目含量为12％，-200～+325目含量为28％，-325目含量为59.7％。
4.如权利要求2所述的一种滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺，其特征在于，
在步骤三中进行熔炉浇筑成型时，铺有合金粉状颗粒的碳素钢卷带在氢氮混合保护气氛下进行烧结并冷却，混合气中氢气体积占比为30％，氮气体积占比为70％；烧结温度660-990℃，烧结时间为20-40分钟。
5.如权利要求2所述的一种滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺，其特征在于，
在步骤二中，对碳素钢卷带的两侧进行剪边，对碳素钢卷带的表面进行打磨毛化处理所用的装置为轴瓦材料生产加工用整平裁切装置。
6.如权利要求2所述的一种滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺，其特征在于，
在步骤一中冶炼合金粉状颗粒时在原料中加入0.5％-1.5％的Zn和0.2％-0.8％的Ti。
7.如权利要求6所述的一种滑动轴承轴瓦材料的复合制备工艺，其特征在于，
在步骤三中，对轴瓦合金卷材进行清洗后进行烘干的装置为用于轴瓦生产的自动清洗烘干装置。
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