專利名稱：雙金屬工件組合物及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙金屬工件組合物及加工方法。
由于銅具有耐磨、抗沖擊、耐腐蝕等優(yōu)良的機(jī)械特性，所以銅被廣泛地應(yīng)用于運動機(jī)械上的軸套、縲母、蝸輪和襯套等場合。同時由于銅又是一種相對較為貴重的金屬，如果每一個工件的整體均采用銅材料制作，不僅會大大地提高了工件的成本，而且對銅資源也是一種浪費。為解決這個問題，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用雙金屬結(jié)構(gòu)來制作工件，通常的作法是分別機(jī)加工出由銅和鐵構(gòu)成的兩個工件，然后采用相互嵌套的方式組成一個整體工件。但由于兩種金屬直接嵌套其結(jié)合力低，即使采用如加楔等補(bǔ)助措施也很難使其達(dá)到理想的機(jī)械性能，所以，用該種方法制成的工件不能適用各種場合。
為此，CN1021206C號專利公告了一種“鐵基及鐵銅雙金屬制品的生產(chǎn)工藝”技術(shù)。該技術(shù)中采用鐵基粉料和銅基粉料經(jīng)冷壓和燒結(jié)等工藝制成。但該專利中的鐵基粉料是以電解銅、鉛、石墨、硫磺的粉狀物為其料，經(jīng)壓制、繞結(jié)、復(fù)繞等工序加工而成的。所以，用該種物料制作出的工件也存在兩種金屬之間結(jié)合力低和鐵基粉末冶金材料韌性差等缺點。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種即可節(jié)省大量的銅材料，又能保證其機(jī)械性能穩(wěn)定且適用于各種場合的雙金屬工件組合物及用該組合物制作工件的加工方法。
為完成上述任務(wù)，本發(fā)明所述的組合物中的鐵基材料中由分別含有3～5％的鎳和錫青銅，和1～3％的鉛錫合金，及0.5～1.5％的磷和石墨的化合物，再有0.1～0.5％的硬質(zhì)酸鋅，余量為鐵構(gòu)成。
在上述的鐵基材料中，所加入的金屬鎳可起到強(qiáng)化基體和增加兩種金屬結(jié)合力的作用；而加入的鉛錫合金使其在繞結(jié)過程中與鎳形成一種新的互熔合金相，形成液相繞結(jié)，從而使兩種金屬間的結(jié)合力進(jìn)一步提高；同時加入的非金屬磷可以提高鐵基材料的繞結(jié)性能和機(jī)械性能。
所述磷和石墨的化合物中，其重量比為1∶0.2～0.6。
所述的組合物中還含有0.02～0.3％的機(jī)油。
用于加工上述雙金屬工件組合物的方法，包括以下步驟首先將混合后的鐵基粉末使其在200～400℃溫度下，在沉積爐內(nèi)進(jìn)行磷化沉積，其沉積時間為1～1.5小時；其次將沉積后的鐵粉和與混制的銅粉分別倒入事先預(yù)制成型的模具內(nèi)，使其在每平方厘米3～5噸壓力下冷壓成型；然后再將上述冷壓成型的工件送入通有氫氣的燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)溫度在800～840℃之間；最后再將燒結(jié)后的鐵基工件和銅基工件置入擠壓模腔內(nèi)采用每平方米11～16噸壓力下進(jìn)行冷擠壓，再將擠壓后的工件通過復(fù)燒和機(jī)加程序制為成品。
由于本以明采用鐵基材料替代大部分銅，所以，用該種組合物制作的工件成本相對較低，同時還可節(jié)省大量的銅材；其次，考慮到鐵基固有的機(jī)械特性，所以在鐵基材料中還加入了鎳和鉛錫合金等金屬材料，以使替代銅的鐵基材料的機(jī)械性能及與銅之間的結(jié)合力都能達(dá)到理想的設(shè)計要求；另外，由于組合物含有磷元素，它可使鐵基材料在相對低的溫度下繞結(jié)所以，所以，用該組合物制作工件時可以節(jié)能。
下面通過實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
首先取粒度約200目的鎳和錫青銅各3Kg，和2Kg的鉛錫合金，及粒度約300目的0.7Kg磷和0.1Kg石墨、0.2Kg粒度約400目的硬質(zhì)酸鋅，并將這些物料分別加入已裝在混料機(jī)內(nèi)的94Kg鐵粉中，該鐵粉的粒度約為100目，其混制時間約在一小時左右，將混合后的鐵基粉末使其在200～400℃溫度下，在沉積爐內(nèi)進(jìn)行磷化沉積，其沉積時間最好為1小時左右，為使該組合物在加工過程中具有很好的潤滑作用，還可在其內(nèi)附加有相對微量的機(jī)油；其次將沉積后的鐵基粉和與混制的銅粉分別倒入事先預(yù)制成型的模具內(nèi)，使其在每平方厘米5噸壓力下冷壓成型，再將初次冷壓成型的工件送入通有氫氣的燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)溫度在800℃左右；最后再將燒結(jié)后的鐵基工件和銅基工件置入擠壓模腔內(nèi)采用每平方米14噸壓力下進(jìn)行強(qiáng)行冷擠壓，使鐵基工件與銅基工件結(jié)為一個整體工件，再將該工件通過復(fù)燒和機(jī)加程序制為成品。
權(quán)利要求
1.雙金屬工件組合物，包括金屬銅和鐵基材料，其特征在于所述的鐵基材料中由分別含有3～5％的鎳和錫青銅，和1～3％的鉛錫合金，及0.5～1.5％的磷和石墨的化合物，再有0.1～0.5％的硬質(zhì)酸鋅，余量為鐵構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于所述磷和石墨的化合物中，其重量比為1∶0.2～0.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于所述的組合物中還含有0.02～0.3％的機(jī)油。
4.用于加工上述雙全屬工件組合物的方法，其特征在于包括以下步驟首先將混合后的鐵基粉末使其在200～400℃溫度下，在沉積爐內(nèi)進(jìn)行磷化沉積，其沉積時間為1～1.5小時；其次將沉積后的鐵粉和與混制的銅粉分別倒入事先預(yù)制成型的模具內(nèi)，使其在每平方厘米3～5噸壓力下冷壓成型；然后再將上述冷壓成型的工件送入通有氫氣的燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)溫度在800～840℃之間；最后再將燒結(jié)后的鐵基工件和銅基工件置入擠壓模腔內(nèi)采用每平方米11～16噸壓力下進(jìn)行冷擠壓，再將擠壓后的工件通過復(fù)燒和機(jī)加程序制為成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙金屬工件組合物及加工方法，該組合物的鐵基材料中由分別含有3～5％的鎳和錫青銅，和1～3％的鉛錫合金，及0.5～1.5％的磷和石墨的化合物，再有0.1～0.5％的硬質(zhì)酸鋅，余量為鐵構(gòu)成；其制作時需要有混料、沉積、冷壓和繞結(jié)工序。用該種組合物制作的工件成本相對較低，同時還可節(jié)省大量的銅材，但替代銅的鐵基材料的機(jī)械性能及與銅之間的結(jié)合力都能達(dá)到理想的設(shè)計要求。
文檔編號B22F7/02GK1392011SQ01114109
公開日2003年1月22日 申請日期2001年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月19日
發(fā)明者趙軍 申請人:趙軍