專利名稱：鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滑動(dòng)軸承的制備，特別是鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承及制造方法。
背景技術(shù)：
軸瓦是內(nèi)燃機(jī)中的重要零件之一，其性能與結(jié)構(gòu)不僅影響內(nèi)燃機(jī)的性能、工作可靠性和壽命，而且影響內(nèi)燃機(jī)本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；軸頸工作時(shí)，由于其本身自重較大，加上外加負(fù)荷，將產(chǎn)生很大的離心力 和軸向推力；特別是當(dāng)運(yùn)行工況發(fā)生變化時(shí)，還可能產(chǎn)生更大的旋轉(zhuǎn)扭矩和瞬間的軸向推力和反推力，可見，軸承在工作時(shí)載荷很大；同時(shí)，由于軸頸重載旋轉(zhuǎn)，對軸承的耐磨性具有較高的要求。現(xiàn)有技術(shù)中的滑動(dòng)軸承，如公開號為CN102278373A的發(fā)明專利申請所公開的一種耐高溫的自潤滑滑動(dòng)軸承，屬于滑動(dòng)面主要由納米級天然魚鱗石墨構(gòu)成的滑動(dòng)軸承技術(shù)領(lǐng)域，包括軸承主體，所述軸承主體由天然魚鱗石墨、銅和二氧化鑰組成；所述天然魚鱗石墨純度為99. 9%，天然魚鱗石墨含量在軸承主體中所占比例為35-70% ;所述銅純度為99%，銅含量在軸承主體中所占比例為25-60% ;所述二氧化鑰純度為99%，二氧化鑰含量在軸承主體中所占比例為3-8% ;及一種耐高溫的自潤滑滑動(dòng)軸承的制備方法，其是由納米級天然魚鱗石墨粉、納米級銅粉和微米級二氧化鑰粉經(jīng)機(jī)械混合均勻，壓制成型，再由燒結(jié)爐燒結(jié)而成；此種滑動(dòng)軸承抗拉強(qiáng)度較差。又如公開號為CN101082094A的發(fā)明專利申請所公開的一種滑動(dòng)軸承用鋁合金，屬于材料科學(xué)領(lǐng)域；它的化學(xué)成分組成為(重量百分比)
Sn: 5. 0-8. 0 ；Cu: I. 5-2. 5 ；Ni:0. 6-1. 9 ；Si:0. 2-0. 8 ；Fe:0. 3-0. 7 ；Mn:0. 05-0. I ；Mg:0.4-0.9 ；Ti:0. 1-0. 5 ；Zn:0. 4_0. 7 ;用此種鋁合金制備的軸瓦磨擦系數(shù)及磨損率較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承，它具有較高的抗拉強(qiáng)度及較低的摩擦系數(shù)、較低的磨損率。本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承，包括鋼制外層及鋁基軸瓦，所述鋁基軸瓦由如下質(zhì)量比的材料制備而成6-9%鍍銅石墨粉、0. 1-0. 3%稀土，余量為鋁合金；所述的鋁合金由如下質(zhì)量比的材料制備而成0. 7-1. 3%銅、0. 6-0. 9% 鎂、0. 9-1. 5%鎳、5. 5-7. 0%錫、0. 2-0. 4%硅、0. 5-0. 7%鐵、0. 05-0. 1%錳、0. 1-0. 2%鈦，余量為鋁。石墨的平面層與平面層之間以低鍵能的范德華力結(jié)合，在摩擦的過程中容易發(fā)生滑移；然而平面層內(nèi)碳原子之間的共價(jià)鍵能較強(qiáng)，在層間產(chǎn)生滑移時(shí)，平面層卻不會發(fā)生崩潰，因此具有優(yōu)良的潤滑性能，應(yīng)用于本發(fā)明，使本發(fā)明可以具有較低的摩擦系數(shù)；然而石墨含量越大，此種滑動(dòng)軸承的抗拉強(qiáng)度越小，因此，在保證此種滑動(dòng)軸承不但具有較低的摩擦，同時(shí)又具有良好的拉伸性能，通過發(fā)明人的不斷實(shí)驗(yàn)總結(jié)，石墨的含量應(yīng)為6-9%。同時(shí)，適量鈦及硅的加入也有利于提高石墨在鋁合金中的分布均勻度。
適量銅的加入，有利于提高鋁合金的耐磨損度及延展性。鎳質(zhì)堅(jiān)硬具有良好的可塑性及耐腐蝕性，有利于提高鋁合金的耐腐蝕性、可塑性及機(jī)械強(qiáng)度。適量錫的加入有利于提高鋁合金的延展性。適量錳的加入有利于提高鋁合金的抗疲勞度。 稀土的添加，可以改善本發(fā)明的物理化學(xué)性能，并提高本發(fā)明室溫及高溫機(jī)械性能；且可提高鋁合金的流動(dòng)性能；木發(fā)明添加的稀土主要是利用稀土原子在品界上偏聚與其它元素交互作用，引起晶界的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和能量的變化，并影響其它元素的擴(kuò)散和新相的成核與長大，最終導(dǎo)致合金組織與性能的變化；一方面，稀土可以起到精煉、脫硫、中和低熔點(diǎn)有害雜質(zhì)的作用，提高了合金軸瓦的硬度；另一方面，還能抑制這些夾雜在晶界上的偏祈；稀土加入合金中生成球狀稀土硫化物或硫氧化物，取代容易形成的長條狀MnS夾雜，使硫化物形狀得到控制，提高了本發(fā)明的熱塑性；稀土使棱角狀高硬度的氧化鋁夾雜轉(zhuǎn)為球狀硫氧化物及鋁酸稀土，有利于提高本發(fā)金明的疲勞性能。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，純鋁基復(fù)合材料中，石墨顆粒的含量軸向變化很大，然而隨著鎂含量的增加，差異逐漸減小，當(dāng)鎂含量達(dá)到0. 6-0. 9%的時(shí)候，石墨顆粒含量更高，且石墨在復(fù)合材料中的濃度差更低，然而，加入過量的鎂將再次導(dǎo)致石墨濃度差上升，因此，加入適量的鎂有利于使石墨顆粒均勻分布于鋁合金基體中；且通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對于純鋁基復(fù)合材料，拉伸斷口中存在大量斷裂的石墨顆粒，并且以石墨顆粒為中心成為裂紋源的萌發(fā)區(qū)域，正是這些裂紋源的存在使得材料在較低強(qiáng)度下即生斷裂；通過對斷口的分析表明純鋁基復(fù)合材料的斷裂方式為脆性斷裂；而對于具有0. 6-0. 9%的鎂的鋁基復(fù)合材料中，拉伸斷口存在的石墨顆粒很少，說明均勻分布的石墨顆粒減小了裂紋源的聚集和應(yīng)力集中的可能性，使得材料具有更高的抗拉強(qiáng)度，且其斷口處有明顯的韌窩存在屬于韌性斷裂；同時(shí)石墨顆粒在鋁合金基體中的均勻分布，使得石墨顆粒在摩擦表面形成更好的固體潤濕層。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述稀土為鈰或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述稀土由如下質(zhì)量比的材料構(gòu)成65-70%鈰、28-35%鑭、0. 5-1% 釹、0. 5-1% 鐠。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鋁基軸瓦由如下質(zhì)量比的材料制備而成8%鍍銅石墨粉、0. 3% 稀土、I. 0% 銅、0. 8%鎂、I. 2% 鎳、6. 0% 錫、0. 3%硅、0. 6% 鐵、0. 08% 錳、0. 15% 鈦，余量為招。本發(fā)明的另一目的在于提供鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制造方法，它包括如下步驟
(1)鋼管的處理，依次包括如下步驟
Ca)在鋼管的澆注面設(shè)置燕尾槽；
(b)進(jìn)行掛錫處理；
(c)對經(jīng)步驟(b)處理的鋼管內(nèi)壁進(jìn)行鍍銅處理；
(2)軸瓦材料的制備，依次包括如下步驟
Ca)將石墨粉置于熔融的銅液中，攪拌均勻，形成鍍銅石墨粉；
(b)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中，攪拌均勻。
(3)對鋼管進(jìn)行預(yù)熱，之后在鋼管上離心澆注軸瓦材料，形成半成品；
(4)將步驟(3)形成的半成品進(jìn)行熱處理后精加工形成滑動(dòng)軸承。燕尾槽的設(shè)置有利于增加軸瓦材料增強(qiáng)與鋼管之間的結(jié)合力；掛錫處理是提高鋼管與軸瓦材料之間親和性，鍍銅處理是進(jìn)一步提高鋼管與軸瓦材料的結(jié)合力；石墨粉粒與鋁熔體之間的潤濕性極差，同時(shí)由于未經(jīng)處理的石墨粉表面附著有機(jī)物，吸附有氣體水分等物質(zhì)更加破壞了其與鋁熔體的潤濕性；在石墨粉表面鍍銅，以鍍銅石墨粉與鋁熔體結(jié)合，則有效改善了石墨粉與鋁熔體之間的潤濕性，從而有利于提高滑動(dòng)軸承的機(jī)械性能并降低摩擦系數(shù)；在鍍銅石墨粉加入時(shí)，鋁熔體應(yīng)已處于被攪拌狀態(tài)，在倒入鍍銅石墨粉時(shí)，應(yīng)倒于鋁熔體由于攪拌而形成的旋渦中，以有利于提高石墨粉分散的均勻度；為使熔體具有良好的流動(dòng)性，同時(shí)防止高溫?zé)龘p金屬，通過實(shí)驗(yàn)表明，攪拌溫度在1650-1800°C時(shí)，石墨粉含量較高，且分散均勻同時(shí)具有較好的流動(dòng)性，有利于提高石墨與鋁熔體之間的濕潤性；隨著攪拌速度的增加石墨粉的分散均勻度明顯增加，石墨粉含量明顯增加，但速度達(dá)到1400r/min時(shí)，石墨粉含量開始下降；因此，攪拌速度為1200-1400r/min。
作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述燕尾槽的槽深為0. 5-lmm，槽底寬4. 0-6. 5mm ;燕尾槽與鋼管徑向中截面之間形成的較小角為10° -15°，燕尾槽的側(cè)壁與底面之間形成的較小角為 15。-20。。燕尾槽的槽深越深雖能提高軸瓦材料與鋼管之間的結(jié)合力，但鋼管本身的物理性能降低；槽底寬越大雖能提高軸瓦材料與鋼管之間的結(jié)合力，但鋼管本身的物理性能降低；燕尾槽的側(cè)壁與底面之間形成的較小角越大，則燕尾槽開口越大，軸瓦材料進(jìn)入燕尾槽的量越多，但軸瓦材料也易流出燕尾槽，從而影響軸瓦材料與鋼管之間的結(jié)合力，同時(shí)由于此角度而產(chǎn)生的燕尾槽開口的大小也影響軸瓦材料與鋼管之間的結(jié)合力，通過發(fā)明人的不斷實(shí)驗(yàn)證明，燕尾槽的側(cè)壁與底面之間形成的較小角為15° -20°最為適宜；燕尾槽與鋼管徑向中截面之間形成的較小角為10° -15°，是指燕尾槽傾斜于鋼管的中軸線，此角度越小軸瓦與鋼管之間的流動(dòng)性越差，但其抗拉伸強(qiáng)度越??；隨著此角度增大，軸瓦與鋼管之間的抗拉伸強(qiáng)度變大，流動(dòng)性增強(qiáng)，當(dāng)此角大于18°時(shí)，其抗拉伸強(qiáng)度開始變?nèi)?；?jīng)發(fā)明人不斷實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)此角度為10° -15°最為適宜。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述步驟(I)鋼管的處理中的步驟(a)與步驟(b)之間還包括在鋼管澆注面進(jìn)行的噴丸步驟。噴瓦步驟的作用是增加鋼管澆注面的粗糙度，從而進(jìn)一步增強(qiáng)軸瓦材料與鋼管之間的結(jié)合力。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述步驟(I)鋼管的處理中的步驟(b)之后還包括掛錫鎳合金的步驟。進(jìn)一步提聞軸瓦材料與鋼管之間的未和力以提聞兩者之間的結(jié)合力。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鋁合金的制備依次包括如下步驟
:.1依次將銅、鎂、鎳、錫、硅、鐵、錳及鈦置于坩鍋中熔化后攪拌；
:2步驟::1中的金屬全部熔化時(shí)，壓入鋁，并升高溫度至1650-1800°C，繼續(xù)攪拌；；1)保持?jǐn)嚢?，?dāng)鋁完全熔化時(shí)加入稀土，當(dāng)稀土全部熔化后，繼續(xù)攪拌5-10min。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鍍銅石墨粉中銅的含量為40-50%，其余為石墨粉。本發(fā)明還另提供一種鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制造方法，它依次包括如下步驟
(1)鋁合金的制備及鍍銅石墨粉的制備；
(2)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中進(jìn)行攪拌；
(3)將經(jīng)步驟(2)合金溶液在真空下靜置4-5min，靜置溫度為760-800°C；
(4)澆鑄形成鑄態(tài)復(fù)合材料； (5)將鑄態(tài)材料進(jìn)行熱軋形成軋帶；
(6)將軋帶與鋼帶進(jìn)行復(fù)合軋制形成滑動(dòng)軸承。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鍍銅石墨粉的制備依次包括如下步驟
(a)表面處理將石墨粉放置于馬弗爐在350-450°C下保溫30_90min，之后置于空氣中冷卻；
(b)使石墨粉表面具有導(dǎo)電性的預(yù)處理步驟；
(c)化學(xué)鍍銅在溫度為35-45°C的環(huán)境下，將石墨粉與還原劑鋅混合并加入適量醋酸及硫酸鋁再攪拌均勻，再倒入濃度為45-55g/L的硫酸銅溶液，繼續(xù)攪拌30-40min，之后將混合液用去離子水洗至中性，再將混合液倒入苯并三氮唑溶液中鈍化，最后置于真空干燥箱中干燥以獲得鍍銅石墨粉。步驟(a)是為了清除石墨粉表面粘覆的污物。石墨粉表面銅鍍層的優(yōu)劣直接影響石墨粉與鋁熔體的潤濕性，由于非金屬材料通常是不導(dǎo)電的，無法直接用電沉積方法沉積金屬層，因而進(jìn)行非金屬鍍覆的前提是使鍍件表面獲得一定的導(dǎo)電性，以使鍍層與非金屬基體具有良好的結(jié)合力。銅離子的濃度直接影響石墨粉表面銅的增重率與鍍層質(zhì)量，因此，在鋅粉用量為13g/L，醋酸用量為lml/g，施鍍溫度為40°C，反應(yīng)時(shí)間為40min條件下，對硫酸銅的用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，隨著硫酸銅濃度由20g/L至55g/L不斷提高，石墨粉表面的銅的增重率先呈線性增力口，直至45g/L時(shí)，趨于平緩；因此，在保證鍍層質(zhì)量的基礎(chǔ)下，又浪費(fèi)過剩的銅離子，硫酸銅的濃度為45-55g/L。醋酸的作用一方面分散石墨粉，防止其在鍍液中團(tuán)聚，另一方面作為弱酸來調(diào)節(jié)PH值為置換反應(yīng)提供酸性環(huán)境并調(diào)節(jié)反應(yīng)速度；在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著醋酸加入量的增加，石墨粉由團(tuán)聚逐漸分散良好，且石墨粉的銅含量也不斷增加，當(dāng)醋酸的加入量達(dá)到0. 8g/L時(shí)，銅含量的增加率明顯減小，當(dāng)加入量大于lg/L時(shí)，鍍銅含量開始下降，因此，為使石墨粉表面具有的銅鍍層，醋酸的加入量為0. 8-lg/L。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)表明，隨著反應(yīng)溫度的增加反應(yīng)速度加快，當(dāng)溫度達(dá)到35°C時(shí)，石墨粉表面銅含量達(dá)到最大值，當(dāng)溫度大于45°C時(shí)，銅含量開始下降；因此，為使石墨粉表面具有良好的銅鍍層，反應(yīng)溫度應(yīng)為35-45°C。通過實(shí)驗(yàn)證明，硫酸招的加入有利于提聞鍛層的均勻度以進(jìn)一步提聞石墨粉與招熔體之間的潤濕性，鍍銅石墨塊與鋁熔體之間的接觸角減小了約60% ;并控制鍍銅石墨粉的粒徑大致在105. 15-110. 12微米之間，鍍層在200-250nm之間；同時(shí)由于鋁離子的存在，也更有利于石墨粉與鋁熔體的結(jié)合。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鍍銅石墨粉的制備步驟中的步驟(2)預(yù)處理，具有依次包括如下步驟
:1粗化，將石墨粉置于硝酸溶液中煮沸10-20min，之后用水洗至中性后用真空抽濾機(jī)抽去水分；
.2敏化，將氯化亞錫加入鹽酸溶液配制敏化液，氯化亞錫的濃度為20-25g/L，之后將
經(jīng)粗化的石墨粉置于敏化液中煮沸5-8min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽去水分；
:2活化，往硝酸銀溶液中倒入氨水直到溶液澄清以制備活化液，再將石墨粉置于石墨
粉中在25-35°C攪拌8-15min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽干。粗化是利用硝酸的強(qiáng)氧化性使其與石墨基體表面發(fā)生氧化、磺化等反應(yīng)，在表面生成較多極性基團(tuán)，如輕基、擬基、橫基等，極大提聞石墨表面未水性，有利于電沉積反應(yīng)進(jìn)行，同時(shí)石墨粉在粗化液蝕刻作用下，表面形成很多凹坑，使其表面微觀粗糙度增加，從而增加鍍層與石墨的結(jié)合力；通過實(shí)驗(yàn)證明，在硝酸的濃度為20-25ml/L時(shí)，鍍層與石墨之間的結(jié)合力最大。敏化的作用是使經(jīng)粗化后的石墨粉表面吸附一層還原性物質(zhì)，本發(fā)明為氯化亞錫敏化液中含有的還原性二價(jià)錫離子；實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)氯化亞錫濃度低于20g/L時(shí)，石墨粉聚集成塊，鍍層顏色較暗，效果不好，當(dāng)濃度達(dá)到20g/L時(shí)，明顯提高了活化效果，鍍銅含量顯著增加，當(dāng)濃度高于25g/L時(shí)，鍍銅含量增加明顯平緩?；罨饔檬鞘菇?jīng)敏化處理的石墨顆粒浸入含氧化劑的溶液中，使石墨表面形成一層有催化活性的金屬層；實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)硝酸銀濃度為3-3. 5g/L時(shí)，石墨粉分散較為均勻，且鍍層與石墨粉的結(jié)合力較強(qiáng)。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述步驟(2)中攪拌溫度為1650-1800°C，攪拌速度為1200-1400r/mino作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述步驟(5)具有為先將鑄態(tài)復(fù)合材料置于馬弗爐中在400-500°C下均勻化4-5h，然后在軋制，軋制速度為7-9m/min，開軋的溫度為400_450°C，終軋溫度為350-400°C，最后在300-350°C下退火1-1. 5h，以形成軋帶。上述熱軋方式，使軋帶的成品率達(dá)到99. 8%，同時(shí)也有利于提高軋帶的機(jī)械強(qiáng)度，相比鑄態(tài)復(fù)合材料，軋帶的抗拉強(qiáng)度增加了 48%，延伸率提高了 100%。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述步驟(6)具有為先將鋼板進(jìn)行酸洗再刷鐵，將軋帶刷鋁，再將兩者置于馬弗爐中在450-500°C下保溫0. 5-lh，然后在軋制溫度為450-500°C下軋制復(fù)合，最后在350-400°C下退火l_2h。綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承 具有良好的抗拉強(qiáng)度與較低的摩擦系數(shù)且此種鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承特別適用于船舶用，普通的船用軸承其使用功率較低，可靠性較差，壽命較短，本發(fā)明提供的鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承不僅具有較高的使用功率，且壽命較長，更具有優(yōu)良的抗疲勞強(qiáng)度、順應(yīng)性、結(jié)合強(qiáng)度等性能，為船舶航提供較高的可靠性。
具體實(shí)施例方式本具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。實(shí)施例I :一種鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承，包括鋼制外層及鋁基軸瓦，所述鋁基軸瓦由如下質(zhì)量比的材料 制備而成6%鍍銅石墨粉、0. 1%稀土，余量為鋁合金；所述的鋁合金由如下質(zhì)量比的材料制備而成0. 7%銅、0. 6%鎂、0. 9%鎳、5. 5%錫、0. 2%硅、0. 5%鐵、0. 05%錳、0. 1%鈦，余量為鋁。所述稀土為鋪或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合；本實(shí)施例的稀土由如下質(zhì)量比的材料構(gòu)成65%鈰、34%鑭、0. 5%釹、0. 5%鐠。上述鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制備方法，它包括如下步驟
(1)10號鋼管的處理，依次包括如下步驟
Ca)在鋼管的澆注面設(shè)置燕尾槽；所述燕尾槽的槽深為0. 5mm,槽底寬4. Omm ;燕尾槽與鋼管徑向中截面之間形成的較小角為10°，燕尾槽的側(cè)壁與底面之間形成的較小角為15。；
(b)對鋼管澆注面進(jìn)行噴丸處理并清洗；
(c)進(jìn)行掛錫處理；
(d)進(jìn)行掛錫鎳合金處理；
(e)對經(jīng)步驟(d)處理的鋼管表面進(jìn)行鍍銅處理；
(2)軸瓦材料的制備，依次包括如下步驟
Ca)將石墨粉置于熔融的銅液中，攪拌均勻，形成鍍銅石墨粉；鍍銅石墨粉中銅的含量為40-50%，其余為石墨粉；
(b)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中，攪拌均勻；攪拌速度為1200r/min，攪拌時(shí)間為8min，攪拌溫度為1650°C ；
(3)對鋼管進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為450°C，之后在鋼管上離心澆注軸瓦材料，形成半成
品;
(4)將步驟(3)形成的半成品進(jìn)行熱處理后精加工形成滑動(dòng)軸承。上述鋁合金的制備依次包括如下步驟
:1依次將銅、鎂、鎳、錫、硅、鐵、錳及鈦置于坩鍋中熔化后攪拌；
步驟:X中的金屬全部熔化時(shí)，壓入鋁，并升高溫度至1650°C，繼續(xù)攪拌；
■I保持?jǐn)嚢瑁?dāng)鋁完全熔化時(shí)加入稀土，當(dāng)稀土全部熔化后，繼續(xù)攪拌5min。實(shí)施例2 :—種鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承，包括鋼制外層及鋁基軸瓦，所述鋁基軸瓦由如下質(zhì)量比的材料制備而成9%鍍銅石墨粉、0. 3%稀土，余量為鋁合金；所述的鋁合金由如下質(zhì)量比的材料制備而成1. 3%銅、0. 9%鎂、I. 5%鎳、7. 0%錫、0. 4%硅、0. 7%鐵、0. 1%錳、0. 2%鈦，余量為鋁。
所述稀土為鋪或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合；本實(shí)施例的稀土由如下質(zhì)量比的材料構(gòu)成70%鈰、28%鑭、1%釹、1%鐠。上述鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制備方法，它包括如下步驟
(1)10號鋼管的處理，依次包括如下步驟
(a)在鋼管的澆注面設(shè)置燕尾槽；所述燕尾槽的槽深為1mm，槽底寬6.5mm ;燕尾槽與鋼管徑向中截面之間形成的較小角為15°，燕尾槽的側(cè)壁與底面之間形成的較小角為20° ;
(b)對鋼管澆注面進(jìn)行噴丸處理并清洗；
(c)進(jìn)行掛錫處理；
(d)進(jìn)行掛錫鎳合金處理；
(e)對經(jīng)步驟(d)處理的鋼管表面進(jìn)行鍍銅處理；
(2)軸瓦材料的制備，依次包括如下步驟
(a)將石墨粉置于熔融的銅液中，攪拌均勻，形成鍍銅石墨粉；鍍銅石墨粉中銅的含量為40-50%，其余為石墨粉；
(b)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中，攪拌均勻，攪拌速度為1400r/min，攪拌溫度為1800°C，攪拌時(shí)間為IOmin ；
(3)對鋼管進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為450°C，之后在鋼管上離心澆注軸瓦材料，形成半成
品;
(4)將步驟(3)形成的半成品進(jìn)行熱處理后精加工形成滑動(dòng)軸承。上述鋁合金的制備依次包括如下步驟
11依次將銅、鎂、鎳、錫、硅、鐵、錳及鈦置于坩鍋中熔化后攪拌；
.2步驟:1中的金屬全部熔化時(shí)，壓入鋁，并升高溫度至1800°C，繼續(xù)攪拌；
11保持?jǐn)嚢瑁?dāng)鋁完全熔化時(shí)加入稀土，當(dāng)稀土全部熔化后，繼續(xù)攪拌lOmin。實(shí)施例3 :—種鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承，包括鋼制外層及鋁基軸瓦，所述鋁基軸瓦由如下質(zhì)量比的材料制備而成8%鍍銅石墨粉、0. 3%稀土，余量為鋁合金；所述的鋁合金由如下質(zhì)量比的材料制備而成:1%銅、0. 8%鎂、I. 2%鎳、6. 0%錫、0. 3%硅、0. 6%鐵、0. 08%錳、0. 15%鈦，余量為鋁。所述稀土為鋪或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合；本實(shí)施例的稀土由如下質(zhì)量比的材料構(gòu)成68%鈰、30%鑭、1%釹、1%鐠。上述鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制備方法，它包括如下步驟
(I)鋼管的處理，依次包括如下步驟
Ca)在鋼管的澆注面設(shè)置燕尾槽；所述燕尾槽的槽深為0. 8mm,槽底寬5. 5mm ;燕尾槽與鋼管徑向中截面之間形成的較小角為12°，燕尾槽的側(cè)壁與底面之間形成的較小角為18。；
(b)對鋼管澆注面進(jìn)行噴丸處理并清洗；
(c)進(jìn)行掛錫處理；(d)進(jìn)行掛錫鎳合金處理；
(e)對經(jīng)步驟(d)處理的鋼管表面進(jìn)行鍍銅處理；
(2)軸瓦材料的制備，依次包括如下步驟
(a)將石墨粉置于熔融的銅液中，攪拌均勻，形成鍍銅石墨粉；鍍銅石墨粉中銅的含量為45%，其余為石墨粉；
(b)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中，攪拌均勻；攪拌速度為1300r/min，攪拌溫度為1700°C，攪拌時(shí)間為9min ；
(3)對鋼管進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為50(TC，之后在鋼管上離心澆注軸瓦材料，形成半成
品;
(4)將步驟(3)形成的半成品進(jìn)行熱處理后精加工形成滑動(dòng)軸承。上述鋁合金的制備依次包括如下步驟
::1.依次將銅、鎂、鎳、錫、硅、鐵、錳及鈦置于坩鍋中熔化后攪拌；
③步驟①中的金屬全部熔化時(shí)，壓入鋁，并升高溫度至1700°C，繼續(xù)攪拌；
a保持?jǐn)嚢?，?dāng)鋁完全熔化時(shí)加入稀土，當(dāng)稀土全部熔化后，繼續(xù)攪拌8min。實(shí)施例4 :與實(shí)施例I或2或3的區(qū)別之處在于，鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制備方法，依次包括如下步驟
(1)鋁合金的制備及鍍銅石墨粉的制備；
(2)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中進(jìn)行攪拌，攪拌溫度為1650°C，攪拌速度為1200r/min ；
(3)將經(jīng)步驟(2)合金溶液在真空下靜置4min，靜置溫度為760°C；
(4)澆鑄形成鑄態(tài)復(fù)合材料；
(5)將鑄態(tài)材料進(jìn)行熱軋形成軋帶先將鑄態(tài)復(fù)合材料置于馬弗爐中在400°C下均勻化4h，然后在軋制，軋制速度為7m/min，開軋的溫度為400°C，終軋溫度為350°C，最后在300°C下退火lh，以形成軋帶；
(6)將軋帶與鋼帶進(jìn)行復(fù)合軋制形成滑動(dòng)軸承先將鋼板進(jìn)行酸洗再刷鐵，將軋帶刷鋁，再將兩者置于馬弗爐中在450°C下保溫0. 5h，然后在軋制溫度為450°C下軋制復(fù)合，最后在350°C下退火Ih。步驟(I)中鍍銅石墨粉的制備依次包括如下步驟
Ca)表面處理將石墨粉放置于馬弗爐在350°C下保溫30min，之后置于空氣中冷卻；
(b)使石墨粉表面具有導(dǎo)電性的預(yù)處理；
(c)化學(xué)鍍銅在溫度為35°C的環(huán)境下，將石墨粉與鋅混合并加入適量醋酸及硫酸鋁再攪拌均勻，再倒入濃度為45g/L的硫酸銅溶液，繼續(xù)攪拌30min，之后將混合液用去離子水洗至中性，再將混合液倒入苯并三氮唑溶液中鈍化，最后置于真空干燥箱中干燥以獲得鍛銅石墨粉；醋酸的加入量為0. 8g/L。上述鍍銅石墨粉的制備步驟中的步驟(b)預(yù)處理，依次包括如下步驟:.1粗化，將石墨粉置于硝酸溶液中煮沸l(wèi)Omin，之后用水洗至中性后用真空抽濾機(jī)抽
去水分；硝酸的濃度為20ml/L ；
I:敏化，將氯化亞錫加入鹽酸溶液配制敏化液，氯化亞錫的濃度為20g/L，之后將經(jīng)粗
化的石墨粉置于敏化液中煮沸5min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽去水分；
a活化，往硝酸 銀溶液中倒入氨水直到溶液澄清以制備活化液，再將石墨粉置于活化
液中在25°C攪拌8min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽干；硝酸銀濃度為3g/L。實(shí)施例5 :與實(shí)施例I或2或3的不同之處在于，
鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制備方法，依次包括如下步驟
(1)鋁合金的制備及鍍銅石墨粉的制備；
(2)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中進(jìn)行攪拌，攪拌溫度為1800°C，攪拌速度為1400r/min ；
(3)將經(jīng)步驟(2)合金溶液在真空下靜置5min，靜置溫度為800°C；
(4)澆鑄形成鑄態(tài)復(fù)合材料；
(5)將鑄態(tài)材料進(jìn)行熱軋形成軋帶先將鑄態(tài)復(fù)合材料置于馬弗爐中在500°C下均勻化5h，然后在軋制，軋制速度為9m/min，開軋的溫度為450°C，終軋溫度為400°C，最后在350°C下退火I. 5h，以形成軋帶；
(6)將軋帶與鋼帶進(jìn)行復(fù)合軋制形成滑動(dòng)軸承先將鋼板進(jìn)行酸洗再刷鐵，將軋帶刷鋁，再將兩者置于馬弗爐中在500°C下保溫lh，然后在軋制溫度為500°C下軋制復(fù)合，最后在400°C下退火2h。步驟(I)中鍍銅石墨粉的制備依次包括如下步驟
(a)表面處理將石墨粉放置于馬弗爐在450°C下保溫90min，之后置于空氣中冷卻；
(b)使石墨粉表面具有導(dǎo)電性的預(yù)處理；
(c)化學(xué)鍍銅在溫度為45°C的環(huán)境下，將石墨粉與鋅混合并加入適量醋酸及硫酸鋁再攪拌均勻，再倒入濃度為55g/L的硫酸銅溶液，繼續(xù)攪拌40min，之后將混合液用去離子水洗至中性，再將混合液倒入苯并三氮唑溶液中鈍化，最后置于真空干燥箱中干燥以獲得鍍銅石墨粉；醋酸的加入量為lg/L。上述鍍銅石墨粉的制備步驟中的步驟(b)預(yù)處理，依次包括如下步驟
::1:粗化，將石墨粉置于硝酸溶液中煮沸20min，之后用水洗至中性后用真空抽濾機(jī)抽
去水分；硝酸的濃度為25ml/L ；
:2敏化，將氯化亞錫加入鹽酸溶液配制敏化液，氯化亞錫的濃度為25g/L，之后將經(jīng)粗
化的石墨粉置于敏化液中煮沸8min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽去水分；$活化，往硝酸銀溶液中倒入氨水直到溶液澄清以制備活化液，再將石墨粉置于活化
液中在35°C攪拌15min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽干；硝酸銀濃度為3. 5g/L。實(shí)施例6 :與實(shí)施例I或2或3的不同之處在于，
鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制備方法，依次包括如下步驟
(1)鋁合金的制備及鍍銅石墨粉的制備；
(2)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中進(jìn)行攪拌，攪拌溫度為1700°C，攪拌速度為1300r/min ；
(3)將經(jīng)步驟(2)合金溶液在真空下靜置4.5min,靜置溫度為780°C ；
(4)澆鑄形成鑄態(tài)復(fù)合材料；
(5)將鑄態(tài)材料進(jìn)行熱軋形成軋帶先將鑄態(tài)復(fù)合材料置于馬弗爐中在450°C下均勻化4. 5h，然后在軋制，軋制速度為8m/min，開軋的溫度為430°C，終軋溫度為380°C，最后在330°C下退火1.2h，以形成軋帶；
(6)將軋帶與鋼帶進(jìn)行復(fù)合軋制形成滑動(dòng)軸承先將鋼板進(jìn)行酸洗再刷鐵，將軋帶刷鋁，再將兩者置于馬弗爐中在480°C下保溫0. 8h，然后在軋制溫度為480°C下軋制復(fù)合，最后在360°C下退火I. 5h。步驟(I)中鍍銅石墨粉的制備依次包括如下步驟
(a)表面處理將石墨粉放置于馬弗爐在400°C下保溫60min，之后置于空氣中冷卻；
(b)使石墨粉表面具有導(dǎo)電性的預(yù)處理；
(c)化學(xué)鍍銅在溫度為40°C的環(huán)境下，將石墨粉與鋅混合并加入適量醋酸及硫酸鋁再攪拌均勻，再倒入濃度為50g/L的硫酸銅溶液，繼續(xù)攪拌35min，之后將混合液用去離子水洗至中性，再將混合液倒入苯并三氮唑溶液中鈍化，最后置于真空干燥箱中干燥以獲得鍍銅石墨粉；醋酸的加入量為0. 9g/L。上述鍍銅石墨粉的制備步驟中的步驟(b)預(yù)處理，依次包括如下步驟
:1粗化，將石墨粉置于硝酸溶液中煮沸15min，之后用水洗至中性后用真空抽濾機(jī)抽
去水分；硝酸的濃度為23ml/L ；
敏化，將氯化亞錫加入鹽酸溶液配制敏化液，氯化亞錫的濃度為22g/L，之后將經(jīng)粗
化的石墨粉置于敏化液中煮沸7min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽去水分；
(I活化，往硝酸銀溶液中倒入氨水直到溶液澄 清以制備活化液，再將石墨粉置于活化
液中在30°C攪拌12min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽干；硝酸銀濃度為3. 2g/L。下表為各實(shí)施例中滑動(dòng)軸承的部分性能及參考的標(biāo)準(zhǔn)TO/10/1000/1Qi N/mti:^
實(shí)施例 I。283^,
實(shí)施例 rUTl^285^.
實(shí)施例 3+52 00<-300 -:*
實(shí)施例 4.*+>175*...21 (m-
實(shí)施例5-lW277^.
實(shí)^ &例 6十.'18 0i 280*.1
TS06279; 2006 CE)~~90-120,)200-250^ ,
Al Sil 2C 福!Ni.P
上述硬度檢測參考GB639-86《金屬布式硬度試驗(yàn)方法》;抗拉伸強(qiáng)度檢測參考GB228-87《金屬拉伸試驗(yàn)方法》。下表為各實(shí)施例中的部分性能與對比件的比較
I摩擦系數(shù)磨損性能
(潤滑)—載..荷.........時(shí)詞—^I轉(zhuǎn)速I平均磨損量
JfIN hr/mtn tug
實(shí)施例 I070031300F12000, 5/0.8
實(shí)施例 20031300F12000, 6/0,9
實(shí)施例 3070033000"!2000,4/0,6
實(shí)施例 40700353000 I2000, 6/0. 9
實(shí)施例 50, 00343000 I2000, 5/0,9
實(shí)施例 6(I 0033 3000 I2000,4/0.8
對比件 oTwo 3000~1 200 5777171
對比件為期刊名為《機(jī)械工程材料》2003年7月公布的第27卷第7期《新型鋁基滑動(dòng)軸承合金的性能與應(yīng)用》中所述的TZS88。磨損性能的檢測參考GB12444. 1-90《金屬磨損試驗(yàn)方法MM磨損試驗(yàn)》。
權(quán)利要求
1.鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承，包括鋼制外層及鋁基軸瓦，其特征在于，所述鋁基軸瓦由如下質(zhì)量比的材料制備而成6-9%鍍銅石墨粉、O. 1-0. 3%稀土,余量為招合金；所述的鋁合金由如下質(zhì)量比的材料制備而成0. 7-1. 3%銅、O. 6-0. 9%鎂、O. 9-1. 5%鎳、5. 5-7. 0%錫、O. 2-0. 4% 硅、O. 5-0. 7% 鐵、O. 05-0. 1% 錳、O. 1-0. 2% 鈦，余量為鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述稀土為鈰或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述稀土由如下質(zhì)量比的材料構(gòu)成65-70%鈰、28-35%鑭、O. 5-1%釹、O. 5_1%鐠。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述鋁基軸瓦由如下質(zhì)量比的材料制備而成8%鍍銅石墨粉、O. 3%稀土、I. 0%銅、O. 8%鎂、I. 2%鎳、6. 0% 錫、O. 3% 硅、O. 6% 鐵、O. 08% 錳、O. 15% 鈦，余量為鋁。
5.上述權(quán)利要求所述鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制造方法，其特征在于，它包括如下步驟 (1)鋼管的處理，依次包括如下步驟 Ca)在鋼管的澆注面設(shè)置燕尾槽； (b)進(jìn)行掛錫處理； (c)對經(jīng)步驟(b)處理的鋼管內(nèi)壁進(jìn)行鍍銅處理； (2)軸瓦材料的制備，依次包括如下步驟 Ca)將石墨粉置于熔融的銅液中，攪拌均勻，形成鍍銅石墨粉； (b)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中，攪拌均勻； (3)對鋼管進(jìn)行預(yù)熱，之后在鋼管上離心澆注軸瓦材料，形成半成品； (4)將步驟(3)形成的半成品進(jìn)行熱處理后精加工形成滑動(dòng)軸承。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制造方法，其特征在于，所述燕尾槽的槽深為O. 5-lmm，槽底寬4. 0-6. 5mm ;燕尾槽與鋼管徑向中截面之間形成的較小角為10。-15°，燕尾槽的側(cè)壁與底面之間形成的較小角為15° -20°。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制造方法，其特征在于，所述步驟(I)鋼管的處理中的步驟(a)與步驟(b)之間還包括在鋼管澆注面進(jìn)行的噴丸步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制造方法，其特征在于，所述步驟(I)鋼管的處理中的步驟(b)與步驟(c)之間還具有掛錫鎳合金的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制造方法，其特征在于，所述鋁合金的制備依次包括如下步驟 X依次將銅、鎂、鎳、錫、硅、鐵、錳及鈦置于坩鍋中熔化后攪拌； I步驟.I中的金屬全部熔化時(shí)，壓入鋁，并升高溫度至1650-1800°c，繼續(xù)攪拌； 5:保持?jǐn)嚢?，?dāng)鋁完全熔化時(shí)加入稀土，當(dāng)稀土全部熔化后，繼續(xù)攪拌5-10min。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承的制造方法，其特征在于，所述鍍銅石墨粉中銅的含量為40-50%，其余為石墨粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及滑動(dòng)軸承的制備，特別是鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承及制造方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的鋁基大功率中低速滑動(dòng)軸承，包括鋼制外層及鋁基軸瓦，所述鋁基軸瓦由如下質(zhì)量比的材料制備而成6-9%鍍銅石墨粉、0.1-0.3%稀土，余量為鋁合金；所述的鋁合金由如下質(zhì)量比的材料制備而成0.7-1.3%銅、0.6-0.9%鎂、0.9-1.5%鎳、5.5-7.0%錫、0.2-0.4%硅、0.5-0.7%鐵、0.05-0.1%錳、0.1-0.2%鈦，余量為鋁。本發(fā)明具有較高的抗拉強(qiáng)度及較低的摩擦系數(shù)、較低的磨損率。
文檔編號B22D19/08GK102619878SQ201210043208
公開日2012年8月1日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者張國強(qiáng) 申請人:杭州錢王機(jī)械有限公司