專利名稱：汽車軸承用黃銅合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車軸承用黃銅合金，屬合金化材料的制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展和路況的不斷改善，人們對(duì)汽車高速度運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性等綜合性能的要求也越來(lái)越高，而軸承作為汽車各傳動(dòng)體的重要滾動(dòng)零件，其對(duì)汽車綜合性能的提高起著至關(guān)重要的作用，尤其載重汽車主軸和變速箱等高速運(yùn)轉(zhuǎn)部位的軸承對(duì)汽車運(yùn)行的穩(wěn)定性甚為重要，這樣就對(duì)軸承材料提出了更高的要求，過(guò)于剛性的材料易造成軸承的脆裂甚至造成傳動(dòng)軸的損壞；硬度不高的材料則不僅難以承受高速運(yùn)轉(zhuǎn)，使用壽命短，而且容易造成燒粘而抱死損壞傳動(dòng)軸。
現(xiàn)有的汽車軸承用銅合金主要有兩種，即銅—錫—磷系合金和銅—鋁系合金。
銅—錫—磷系合金中，磷化物具有高強(qiáng)度、耐磨性與δ相在一起，具備了軸承合金所應(yīng)有的性能。但該合金液相線與固相線間的垂直距離大(可達(dá)160℃)，易形成偏析、分散縮孔、難于熱加工等，而且高昂的價(jià)格也很難被汽車軸承領(lǐng)域接受。
銅—鋁系合金，具有高強(qiáng)度、耐磨性和良好的減磨性，是較為理想的軸承材料。但因該合金的熔鑄、加工有難度，成本、價(jià)格居高不下，故在汽車軸承領(lǐng)域的推廣應(yīng)用受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既能滿足汽車軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)的高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨、高減摩性要求，又具有良好塑性、韌性和易加工性能及性價(jià)比的汽車軸承用黃銅合金。
本發(fā)明為汽車軸承用黃銅合金，包含有銅(Cu)，其特征在于還同時(shí)包含有鋅(Zn)，鋁(Al)，錳(Mn)，鐵(Fe)，錫(Sn)，磷(P)等，其各組份的組成按重量百分比計(jì)分別為銅(Cu)60～75％，鋁(Al)1～10％，錳(Mn)1～10％，鐵(Fe)1～10％，錫(Sn)0.01～2％，磷(P)0.01～1％，其余為鋅(Zn)及總量不大于0.5％的雜質(zhì)，各組份的重量百分比總和為100％。
所述各組份的組成按重量百分比計(jì)可分別優(yōu)先為銅(Cu)60～65％，鋁(Al)5～7.5％，錳(Mn)2.5～5％，鐵(Fe)2～4％，錫(Sn).01～0.2％，磷(P)0.01～0.2％，其余為鋅(Zn)及總量不大于0.5％的雜質(zhì)，各組份的重量百分比總和為100％。
所述的汽車軸承用黃銅合金中還可包含有鉻(Cr)，銀(Ag)，其加入量按各組份的重量百分比總和計(jì)，分別為鉻(Cr)0.01～6％，銀(Ag)0.01～5％；優(yōu)先為鉻(Cr)0.01～1％，銀(Ag)0.01～1％。
所述的汽車軸承用黃銅合金中還可包含有以鑭(La)、鈰(Ce)等輕質(zhì)稀土元素為主的混合稀土金屬(Re)，其加入量按各組份的重量百分比總和計(jì)，為0.001～2％；優(yōu)先為0.001～1％。
在銅鋅合金中加入鋁(Al)，可以使基體相的晶粒得到細(xì)化和強(qiáng)化，提高材料的強(qiáng)度和塑性，而且在合金表面的離子化傾向比鋅大，優(yōu)先與接觸介質(zhì)中的氧結(jié)合形成堅(jiān)固的氧化膜，使材料嚴(yán)重的粘著磨損向氧化磨損轉(zhuǎn)化，極大地降低了材料的磨損，提高了耐磨性。但鋁含量過(guò)高時(shí)使合金的塑性急劇降低，惡化了合金的冷加工性能。本發(fā)明經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)比較，鋁元素的含量控制在1～10％，優(yōu)先為5～7.5％。
在銅鋅合金中添加錳(Mn)元素，錳起固溶強(qiáng)化作用，可與鋁、鐵、鋅等元素協(xié)作，進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐蝕性。本發(fā)明經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)比較，錳元素的含量控制在1～10％，優(yōu)先為2.5～5％。
在銅鋅合金中添加鐵(Fe)元素，鐵極少固溶于黃銅，超過(guò)其溶解度即以富鐵相的微粒析出，作為“人工形核”細(xì)化鑄錠組織，阻止再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大，提高材料的強(qiáng)度和硬度、耐磨和耐蝕性。本發(fā)明經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)比較，鐵元素的含量控制在1～10％，優(yōu)先為2～4％。
在銅(Cu)—鋅(Zn)—鋁(Al)—錳(Mn)—鐵(Fe)系合金中，添加微合金化元素錫(Sn)、磷(P)，以及鉻(Cr)、銀(Ag)或以鑭(La)、鈰(Ce)等輕質(zhì)稀土元素為主的混合稀土金屬(Re)，可進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度、硬度、耐磨、減摩及良好的塑性、韌性等綜合性能。并提高材料的自潤(rùn)滑性能。
本發(fā)明針對(duì)汽車軸承材料高強(qiáng)度、高耐磨、高減摩和足夠韌性的綜合性能要求，以銅鋅合金為基礎(chǔ)合金金屬，添加少量的鋁、錳、鐵，并加入微量元素錫、磷以及鉻、銀或稀土金屬，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及多次試驗(yàn)比較研制而成，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1.是一種高強(qiáng)度，高硬度和高耐磨黃銅材料，能夠滿足載重汽車強(qiáng)動(dòng)力下的高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。
2.在高強(qiáng)，高硬和高耐磨的條件下又具有良好的塑性和韌性。
3.能夠連續(xù)和半連續(xù)澆筑空心和實(shí)心錠，易于熱加工成型管材，避免了離心澆鑄造成的成分偏析，致使成分不穩(wěn)定。
4.與特種合金鋼及錫磷青銅、鋁青銅相比，易于加工成型，明顯降低加工成本。
5.合金化時(shí)，除銅、鋅直接以純金屬加入熔煉外，其它元素制成一定配比的中間合金加入。
6.生產(chǎn)工藝不復(fù)雜，可用現(xiàn)有生產(chǎn)普通黃銅的檢測(cè)、生產(chǎn)設(shè)備即可生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，1號(hào)合金各組份的組成按重量百分比計(jì)分別為Cu 60～65％，Al 5～7.5％，Mn 2.5～5％，F(xiàn)e 2～4％，Sn不大于0.2％，P不大于0.1％，以鑭(La)、鈰(Ce)等輕質(zhì)稀土元素為主的混合稀土金屬(Re)不大于0.1％，其余為鋅(Zn)及總量不大于0.5％的雜質(zhì)，各組份的重量百分比總和為100％。
實(shí)施例2，2號(hào)合金各組份的組成按重量百分比計(jì)分別為Cu 60～65％，Al 5～7.5％，Mn 2.5～5％，F(xiàn)e 2～4％，Sn不大于0.2％，P不大于0.1％，Cr不大于0.1％，Ag不大于0.1％，其余為鋅(Zn)及總量不大于0.5％的雜質(zhì)，各組份的重量百分比總和為100％。
上述合金的制備采用工頻有芯感應(yīng)電爐，在銅鋅合金熔體中，按成份配比和加料順序，1號(hào)合金加入Cu-Al-Fe-Mn-Re中間合金，2號(hào)合金加入Cu-Al-Fe-Mn-Cr-Ag中間合金，立式半連續(xù)澆鑄或臥式連續(xù)澆鑄，制備出合金實(shí)心圓錠或空心管坯，實(shí)心圓錠經(jīng)熱加工成空心管材。
空心管坯或空心管材作為金加工的母管，其室溫力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度(σb)＞750Mpa，伸長(zhǎng)率(δ10)＞14％，布氏硬度＞220HB。
權(quán)利要求
1.一種汽車軸承用黃銅合金，包含有銅，其特征在于還同時(shí)包含有鋅，鋁，錳，鐵，錫，磷，其各組份的組成按重量百分比計(jì)分別為銅60～75％，鋁1～10％，錳1～10％，鐵1～10％，錫0.01～2％，磷0.01～1％，其余為鋅及總量不大于0.5％的雜質(zhì)，各組份的重量百分比總和為100％。
2.按權(quán)利要求1所述的汽車軸承用黃銅合金，其特征在于所述各組份的組成按重量百分比計(jì)分別為銅60～65％，鋁5～7.5％，錳2.5～5％，鐵2～4％，錫0.01～0.2％，磷0.01～0.2％，其余為鋅及總量不大于0.5％的雜質(zhì)，各組份的重量百分比總和為100％。
3.按權(quán)利要求1或2所述的汽車軸承用黃銅合金，其特征在于還包含有鉻，銀，其加入量按各組份的重量百分比總和計(jì)，分別為鉻0.01～6％，銀0.01～5％。
4.按權(quán)利要求3所述的汽車軸承用黃銅合金，其特征在于所述鉻，銀的加入量按各組份的重量百分比總和計(jì)，分別為鉻0.01～1％，銀0.01～1％。
5.按權(quán)利要求1或2所述的汽車軸承用黃銅合金，其特征在于還包含有以鑭、鈰輕質(zhì)稀土元素為主的混合稀土金屬，其加入量按各組份的重量百分比總和計(jì)，為0.001～2％。
6.按權(quán)利要求5所述的汽車軸承用黃銅合金，其特征在于所述混合稀土金屬的加入量按各組份的重量百分比總和計(jì)，為0.001～1％。
全文摘要
一種汽車軸承用黃銅合金，屬合金化材料的制造技術(shù)領(lǐng)域，包含有銅(Cu)，鋅(Zn)，鋁(Al)，錳(Mn)，鐵(Fe)，錫(Sn)，磷(P)等，其各組份的組成按重量百分比計(jì)分別為銅(Cu)60～75％，鋁(Al)1～10％，錳(Mn)1～10％，鐵(Fe)1～10％，錫(Sn)0.01～2％，磷(P)0.01～1％，其余為鋅(Zn)及總量不大于0.5％的雜質(zhì)，各組份的重量百分比總和為100％。本發(fā)明以銅鋅合金為基礎(chǔ)合金金屬，針對(duì)該材料在強(qiáng)度，硬度和耐磨性的使用要求，添加少量的鋁，鐵，錳等，既能滿足汽車軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)的高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨、高減摩性要求，又具有良好塑性、韌性和易加工性能及性價(jià)比。
文檔編號(hào)F16C33/12GK1789449SQ20051006209
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月18日
發(fā)明者趙學(xué)龍, 曹建國(guó), 傅林忠, 馮亞麗, 趙建倫, 傅小江, 楊繼德, 傅海東, 王飛, 狄大江, 宣永 申請(qǐng)人:浙江海亮股份有限公司