專利名稱：鉍青銅-鋼復(fù)合雙金屬軸承材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料及其制造方法，特別是涉及一種鉍 青銅合金燒結(jié)在碳素鋼材料表面的鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的銅基雙金屬軸承材料廣泛用于制造發(fā)動機、發(fā)電機、工程機械及家用 電器的軸承和軸套，這種材料具有高的承載能力和高的抗疲勞強度，在高轉(zhuǎn)速、大功率 的發(fā)動機中運用相當(dāng)普遍。
傳統(tǒng)的銅基雙金屬軸承材料又以鉛青銅一鋼雙金屬材料為主，這種材料具有高的承 載能力和抗疲勞強度，同時還具有良好的減磨性、鑲嵌性。 一直被認(rèn)為是理想的軸承材 料，得到廣泛的應(yīng)用。
然而，由于鉛青銅合金具有約為10~40%的鉛，這在生產(chǎn)和過程中會影響員工的身 體健康和環(huán)境，在使用中和廢棄后，會對環(huán)境鉛污染。因此尋求無鉛銅基軸承成材替代 傳統(tǒng)銅鉛合金軸承材料也刻不容緩。近些年雖然也研發(fā)了一些無鉛的軸承材料，但尚無 一無鉛銅合金軸承材料可以完全取代傳統(tǒng)的銅鉛合金軸承材料良好的減磨性、鑲嵌性等 優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料及其制造方法，特別是提 供一種鉍青銅合金燒結(jié)在碳素鋼材料表面的鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料及其制造 方法。本發(fā)明解決了發(fā)動機使用的銅鉛合金軸承材料鉛污染的問題，同時保留了銅鉛合 金軸承材料良好的減磨性、鑲嵌性等優(yōu)點，填補了環(huán)保型銅合金雙金屬軸承材料生產(chǎn)的 空白。本發(fā)明的一種鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料使用鉍-錫-鋅合金代替了鉛，生產(chǎn) 的鉍青銅一鋼軸承材料，其硬度與鉛青銅合金接近，該材料再經(jīng)過時效處理，其性能更 接近鉛青銅合金。
本發(fā)明的一種鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料，所述的復(fù)合雙金屬軸承材料是層狀 結(jié)構(gòu)，基層為碳素鋼材料，表層為鉍青銅合金，鉍青銅合金燒結(jié)在碳素鋼材料表面。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案如上所述的復(fù)合雙金屬軸承材料，其中，所述的層狀結(jié)構(gòu)是上下兩層或里外兩層。 對于板狀結(jié)構(gòu)，只需要在鋼板的使用面復(fù)合鉍青銅材料，鉍青銅材料和鋼板就形成上下 層關(guān)系；軸結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)或其它形式則是在軸的四周表面、孔的內(nèi)表面或各受力面燒結(jié) 上鉍青銅材料，形成里面(或芯層)是鋼、外面受力面是鉍青銅的鉍青銅一鋼復(fù)合雙金 屬軸承材料。
如上所述的復(fù)合雙金屬軸承材料，其中，所述的碳素鋼材料基層是平板。事實上， 目前鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料主要擬用于軸瓦、軸套、墊片或墊圈等，因而主要 是先得到平板狀鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料，再進一步成型。
如上所述的復(fù)合雙金屬軸承材料，其中，所述的鉍青銅合金的化學(xué)成分按重量百分 比計為鉍1.0 12.0%，錫3.0 13.0%，鋅1.0 5.0%，銅69.5 95.0%，其它雜質(zhì)含 量總和不超過0.5%。
本發(fā)明還提供了一種鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料的制造方法，也就是一種采用 粉末冶金燒結(jié)法原理把鉍青銅合金燒結(jié)在碳素鋼材料表面形成鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬 軸承材料的制造方法，包括以下步驟
(1) 用鋪粉裝置或自動鋪粉機，在經(jīng)過預(yù)處理的碳素鋼鋼板上，均勻地鋪滿鉍青銅 合金粉；
(2) 在還原性保護氣氛下，在燒結(jié)爐中進行初次燒結(jié)，燒結(jié)溫度700 78(TC，燒結(jié) 時間15 100分鐘；
(3) 初軋校平，把初次燒結(jié)后的材料在冷軋機上進行冷軋，軋制至按預(yù)先設(shè)定的厚
度；
(4) 在還原性保護氣氛下，在燒結(jié)爐中再次進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800 86(TC，時 間為15 100分鐘；
(5)精軋校平，經(jīng)過再次燒結(jié)后的材料再次在冷軋機上進行精軋，軋制至按預(yù)先 設(shè)定的厚度。
如上所述的一種鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料的制造方法，其中，所述的碳素鋼 鋼板的預(yù)處理包括鋼板表面除油、除銹后，再鍍銅或打毛。
如上所述的一種鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料的制造方法，其中，所述的還原性 保護氣氛是氫氣、氨分解氣或氫氣和氮氣混合氣保護氣氛，氫氣和氮氣的混合比例為氫 氣氮氣為5% 95%: 95% 5%。
如上所述的一種鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料的制造方法，其中，所述的燒結(jié)爐是網(wǎng)帶式連續(xù)燒結(jié)爐或自動連續(xù)燒結(jié)爐。
如上所述的一種鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料的制造方法，其中，所述的鉍青銅 合金粉的顆粒直徑不大于0.25mm。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的一種鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料，具有很高強度和硬度，可以承受很 高的載荷，具有較低的摩擦系數(shù)，可減少發(fā)生摩損咬合造成事故；與傳統(tǒng)的鉛青銅軸承 材料相比，它不含重金屬鉛，符合環(huán)保的要求；保持了鉛青銅合金的優(yōu)異的減磨性、鑲 嵌性等軸承性能。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式

，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā) 明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求 書所限定的范圍。
本發(fā)明的一種鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料，所述的復(fù)合雙金屬軸承材料是層狀 結(jié)構(gòu)，基層為碳素鋼材料，表層為鉍青銅合金，鉍青銅合金燒結(jié)在碳素鋼材料表面。
其中，所述的層狀結(jié)構(gòu)是上下兩層或里外兩層。對于板狀結(jié)構(gòu)，只需要在鋼板的使 用面復(fù)合鉍青銅材料，鉍青銅材料和鋼板就形成上下層關(guān)系；軸結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)或其它形 式則是在軸的四周表面、孔的內(nèi)表面或各受力面燒結(jié)上鉍青銅材料，形成里面(或芯層) 是鋼、外面受力面是鉍青銅的鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料。
所述的碳素鋼材料基層是平板，事實上，目前鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料主要 擬用于軸瓦、軸套、墊片或墊圈等，因而主要是先得到平板狀鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸 承材料，再進一步成型。
所述的鉍青銅合金的化學(xué)成分按重量百分比計為鉍1.0 12.0%，錫3.0 13.0%， 鋅1.0 5.0%，銅69.5 95.0%，其它雜質(zhì)含量總和不超過0.5%。 實施例1
1. 生產(chǎn)材料規(guī)格為總厚度2. 50X合金寬度100 mm，合金厚度為0. 5mm的鉍青銅-鋼復(fù)合雙金屬軸承材料板材。
2. 鋼板準(zhǔn)備選用SPCC牌號的優(yōu)質(zhì)碳素鋼鋼板，將大張的鋼板剪切成設(shè)計的2.5 X106X625 mm，進行除油除銹，改軋至2. 0±0. 01X 106X780mm，并校平，平面度《0. 5mm。
3. 合金粉末準(zhǔn)備，粉末的化學(xué)成分按重量百分比計，鉍(Bi) 1.0%，錫(Sn) 8.0%， 鋅(Zn) 1.0% ，雜質(zhì)總量O. 5%,余量為銅。
4. 按設(shè)計的成品為0. 5 mm的合金層厚度計，鋪粉厚度為0. 85 mm，將合金粉末均勻 的鋪在預(yù)處理好的鋼板上，并在通有氨分解氣還原性保護氣氛的履帶式燒結(jié)爐中 進行燒結(jié)，第一次燒結(jié)(初燒)溫度為80(TC。燒結(jié)時間為20分鐘，使合金粉末 之間，合金粉末和鋼板之間有一定的結(jié)合強度。
5. 初軋校平，把初燒后的材料在冷軋機上進行冷軋，軋制至2.60mm的厚度，精度 控制在土0.01mm。初軋的目的是提高合金的密度。
6. 復(fù)燒。將初軋好的材料，在85(TC的溫度下進行再次燒結(jié)(復(fù)燒)，燒結(jié)時間為 20分鐘,使合金之間，合金和鋼板之間的結(jié)合強度進一步提高。
7. 精軋及校平。經(jīng)過復(fù)燒后的材料，進行軋制(精軋)，軋制后厚度為2. 50±0. 01 mm， 其目的是進一步提高合金的密度，并達到所要求的鉍青銅-鋼復(fù)合雙金屬材料的 厚度。
實施例2
生產(chǎn)材料規(guī)格為總厚度3.5X合金寬度100 mm，合金厚度為0.80 mm，的鉍青銅-鋼復(fù)合雙金屬軸承材料板材，選用St37-2G牌號的優(yōu)質(zhì)碳素鋼結(jié)構(gòu)鋼板，將鋼板剪切成 寬度106 mm和長度600 mm的條料，進行表面除油、除銹，改軋2. 70 mm的厚度，并校 平。粉末的化學(xué)成分按重量百分比計，鉍(Bi) 6.0%，錫(Sn) 8.0% ，鋅(Zn) 2.0% ， 雜質(zhì)總量0. 5%,余量為銅的合金粉末均勻的鋪在已處理好的鋼板上，并放在通有還原性 保護氣氛燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，其余的生產(chǎn)工藝同實施例1。 實施例3
生產(chǎn)材料規(guī)格為總厚度6.0X合金寬度150 mm，合金厚度為1. 50mm，的鉍青銅-鋼復(fù)合雙金屬軸承材料板材，選用SS400牌號的碳素鋼結(jié)構(gòu)鋼板，將鋼板剪切成寬度156 mm和長度650 mm的條料，進行表面除油、除銹，改軋至4.50 mm厚度，并校平。粉末 的化學(xué)成分按重量百分比計，鉍(Bi) 12.0%，錫(Sn)8.(m,鋅(Zn) 2.5% ，雜質(zhì)總量 0. 5%，余量為銅的合金粉末均勻的鋪在已處理好的鋼板上，并放進燒結(jié)爐在還原性保護 氣氛中進行燒結(jié)，其余的生產(chǎn)工藝同實施例l。
權(quán)利要求
1. 一種鉍青銅—鋼復(fù)合雙金屬軸承材料，其特征是所述的復(fù)合雙金屬軸承材料是層狀結(jié)構(gòu)，基層為碳素鋼材料，表層為鉍青銅合金，鉍青銅合金燒結(jié)在碳素鋼材料表面。
2. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合雙金屬軸承材料，其特征在于，所述的層狀結(jié)構(gòu)是上下兩 層或里外兩層。
3. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合雙金屬軸承材料，其特征在于，所述的碳素鋼材料基層是 平板。
4. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合雙金屬軸承材料，其特征在于，所述的鉍青銅合金的化學(xué) 成分按重量百分比計為鉍1.0 12.0%，錫3.0 13.0%，鋅1.0 5.0%，銅69.5 95.0%，其它雜質(zhì)含量總和不超過0.5%。
5. —種鉍青銅一鋼復(fù)合雙金屬軸承材料的制造方法，其特征在于，包括以下步驟(1) 用鋪粉裝置或自動鋪粉機，在經(jīng)過預(yù)處理的碳素鋼鋼板上，均勻地鋪滿鉍青銅 合金粉；(2) 在還原性保護氣氛下，在燒結(jié)爐中進行初次燒結(jié)，燒結(jié)溫度700 78(TC，燒結(jié) 時間15 100分鐘；(3) 初軋校平，把初次燒結(jié)后的材料在冷軋機上進行冷軋，軋制至按預(yù)先設(shè)定的厚 度；(4) 在還原性保護氣氛下，在燒結(jié)爐中再次進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800 860。C，時 間為15 100分鐘；(5) 精軋校平，經(jīng)過再次燒結(jié)后的材料再次在冷軋機上進行精軋，軋制至按預(yù)先設(shè) 定的厚度。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的碳素鋼鋼板的預(yù)處理包括鋼板表面 除油、除銹后，再鍍銅或打毛。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的還原性保護氣氛是氫氣、氨分解氣 或氫氣和氮氣混合氣保護氣氛。
8. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的燒結(jié)爐是網(wǎng)帶式連續(xù)燒結(jié)爐或自動 連續(xù)燒結(jié)爐。
9. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的鉍青銅合金粉的顆粒直徑不大于 0.25mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鉍青銅-鋼復(fù)合雙金屬軸承材料及其制造方法，特別是涉及一種鉍青銅合金燒結(jié)在碳素鋼材料表面的鉍青銅-鋼復(fù)合雙金屬軸承材料及其制造方法。本發(fā)明的一種鉍青銅-鋼復(fù)合雙金屬軸承材料是層狀結(jié)構(gòu)，基層為碳素鋼材料，表層為鉍青銅合金，鉍青銅合金燒結(jié)在碳素鋼材料的表面。本發(fā)明的一種鉍青銅-鋼復(fù)合雙金屬軸承材料的制造方法是一種采用粉末冶金燒結(jié)法原理把鉍青銅合金燒結(jié)在碳素鋼材料表面形成鉍青銅-鋼復(fù)合雙金屬軸承材料的制造方法。
文檔編號B32B15/01GK101474903SQ2009100448
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者何光志, 周劍平, 陳進添, 黃玉霖 申請人:上海核威實業(yè)有限公司