專利名稱：鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種雙金屬滑動(dòng)軸承及其制備方法，尤其是一種以整體式碳 鋼或不銹鋼為承載基體，以銅鋁合金為基體作為耐磨減摩層，通過燒末壓制燒 結(jié)而制備的含油雙金屬滑動(dòng)軸承及其制備方法
發(fā)明內(nèi)容
'
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提出一種成本低廉，自潤滑性和耐磨性能 優(yōu)異，承載能力高的鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承及其制備方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承以碳鋼或不銹鋼 為外層材料，以銅合金為基體的粉末冶金材料為內(nèi)層材料，所述外層材料的內(nèi)
表面電鍍形成厚度為4 8noi的電鍍銅層，所述內(nèi)層材料中各成分及含量為
噸挖、液作實(shí)提參為于滑體類體的的
大成桿用工。能能。裝類基此基到承
是完斗作種具性性要安此為但為遇軸
其接、雙多機(jī)作計(jì)重并。金，鋼前，
尤直臂式裝業(yè)工設(shè)關(guān)，性合求金目時(shí)
機(jī)是動(dòng)復(fù)配作的足至承磨銅需合，油
掘置由往以種承滿能軸耐以性以求少
挖裝它用可多軸能性動(dòng)與、磨、需或
式作。都機(jī)等和在機(jī)滑性位耐位命油
壓工大動(dòng)掘錘軸量整用滑部的部壽缺
液。很轉(zhuǎn)挖擊對(duì)重機(jī)使?jié)櫩s下動(dòng)用若
對(duì)求響斗壓沖就的掘多的伸度轉(zhuǎn)使，
,要影伊液、這置挖大位桿速斗的高
展的能和，土 ，裝對(duì)前部斗低伊下較
發(fā)高性縮要推況作承目動(dòng)和很于度率
速更機(jī)伸需、工工軸，運(yùn)落和用速頻。
迅了整桿的鉗際，計(jì)性高起荷應(yīng)的的高
的出機(jī)斗業(yè)夾實(shí)中設(shè)定提臂載是高滑較
術(shù)提撒、作
技置挖落工
域裝壓起施
領(lǐng)作液臂同
械工對(duì)動(dòng)不
機(jī)鍵性，種
程關(guān)靠成各
工的可而應(yīng)
著機(jī)其接適
隨撖，乾了
,挖Hi分為
來率裝部。
術(shù)年功的三制
技近大務(wù)等控
景 和任斗釭
背 位掘伊壓
、的計(jì)理穩(wěn)地動(dòng)高類對(duì)潤率
整載設(shè)合與效于較 一 相部頻
平重機(jī)以性有用在另和外,
、速掘所靠以應(yīng)足；載要更
載低挖，可，是滿高承需于
裝于在湊的位類以較高，至
、處而緊置部 一 可本足差以
重置，能裝擦，，成滿較，
起裝求可作摩類承是以性降
、作要盡工的兩軸點(diǎn)可滑下
掘工的應(yīng)高機(jī)為動(dòng)缺，潤顯
挖，高下提掘要滑要承是明
如中常提地挖主滑主軸題會(huì)
,用非前效式承潤的動(dòng)問性
置使了的脊壓軸自承滑要奢
裝際出數(shù)了液動(dòng)的軸的主耐銷的重量含量為1~20%，鈥的重量含量為1~8%，錫的重量含量為1~15%，鐵 的重量含量為0. 1~5%，磷的重量含量為0. 1~2%，鎳的重量含量為0. 1~5%, 石墨、二硫化鉬或硬脂酸鋅中的至少一種，其重量含量為0.1~2%，余量為銅； 軸承浸漬有潤滑油。
上述鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，所述內(nèi)層材料中所添加的銅元素為粉片 狀電解銅，松裝密度為2. 5 ~ 2. 7g/cm3，雜質(zhì)含量《0. 5%,流動(dòng)性〈35s/50g, 粉末顆粒為不規(guī)則形狀，以保持良好的壓制性。
上述鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，所述內(nèi)層材料中所添加的鋁，可以是球 化鋁粉，也可以是銅鋁合金粉末，可以大幅度提高材料的耐磨性和強(qiáng)度。
上述鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，所述內(nèi)層材料中所添加的鈦，可以是不 規(guī)則狀的還原鈦粉，也可以是不規(guī)則狀的氫化鈦粉(TiH2)。少量鈦的添加，可 以對(duì)銅基體起到彌散強(qiáng)化的作用，可以有效地促進(jìn)硬度及機(jī)械強(qiáng)度的提高。
上述鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，所述內(nèi)層材料中所添加的錫，可以是霧 化錫粉，也可以是不規(guī)則的銅錫合金粉，在燒結(jié)過程中生成特殊的金屬間化合 物，有效地提高了材料的孔隙率。
上述鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，所述內(nèi)層材料中所添加的鐵，可以是還 原鐵粉，也可以是磷化鐵粉(FeP23)，可以起到增加強(qiáng)度的作用。
上述鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，所述內(nèi)層材料中所添加的磷，是以磷化 鐵粉(FeP23)或磷化銅粉(CuPs),可以有效地促進(jìn)銅合金的燒結(jié)性。
上述鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，所述內(nèi)層材料中所添加的鎳為電解鎳粉。 上述鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，所述內(nèi)層材料中所含有的碳是以石墨的 形式存在于合金中。
鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承的制備方法，包括如下步驟1、將碳鋼或不銹 鋼鋼管通過機(jī)械加工成無縫管鋼套，內(nèi)孔加工至所需要的尺寸，并保證壁厚的 二次加工余量；2、將加工后的鋼套內(nèi)表面進(jìn)行電鍍銅處理，保證表面鍍層厚度 為4 8/iDi; 3、以下列含量的原料制成以銅合金為基體的粉末冶金材料重量 含量為1~20%的銀，重量含量為1~8°/。的鈥，重量含量為1~15%的錫，重量含 量為0.1~5°/。的鐵，重量含量為0. 1~2%的磷，重量含量為0.1~5°/。的鎳，石墨、 二硫化鉬或硬脂酸鋅中的至少一種，其重量含量為0.1~2%，余量為銅；按比例稱量好后，機(jī)械混合；4、將粉末冶金材料裝入環(huán)狀模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力 為200 - 600MPa,并保證脫模后所壓制的環(huán)狀毛坯外徑較前述鋼套內(nèi)徑略小，二 者間隙大約為0. 1~0. 5mm，以保證銅合金毛坯能間隙配合至鋼套中；5、將環(huán) 狀毛坯套入鋼套形成組合件；6、將組合件放置于真空或還原氣氛或惰性氣氛燒 結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型，所述還原氣氛可以是氫氣或氨氣，所述惰性可以是氦氣 或氬氣，通過多元合金的合金相圖來調(diào)整燒結(jié)溫度或燒結(jié)參數(shù)，其燒結(jié)溫度為 850 ~105(TC，燒結(jié)時(shí)間視組合件尺寸而定，通常為0.5 3小時(shí)；7、對(duì)軸承內(nèi) 表面、加油孔及油槽進(jìn)行相應(yīng)加工，保證合金層厚度^2mm; 8、進(jìn)行真空浸漬 潤滑油，保證含油率> 12% (體積比)。
本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，所制備的鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承具 有成本低廉，承載能力高，自潤滑性和耐磨損能力優(yōu)異等特點(diǎn)，燒結(jié)后內(nèi)層銅 合金硬度HB>100MPa，內(nèi)外層具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度，可以廣泛應(yīng)用于大噸位和 大功率挖掘機(jī)的動(dòng)臂、斗桿、鏟斗等的往復(fù)搖擺部位中。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一 以制備內(nèi)徑50mm、外徑70mm、高度40mm的鋼基銅合金雙金屬 滑動(dòng)軸承為例，其制備方法包括如下步驟
1、 將外徑為70mm、內(nèi)徑為60mm的C45號(hào)鋼管，機(jī)械加工為高度為"mm的
無縫鋼套(軸套)，須保證壁厚的二次加工余量；
2、 將軸套的內(nèi)表面進(jìn)行電鍍銅處理，使其內(nèi)表面形成厚度為5jam的電鍍 銅層，要求鍍層表面致密均勻，無氧化現(xiàn)象；
3、 按如下重量比例進(jìn)行粉末混合電解銅粉55%，鋁粉3%,鈦粉8%，錫粉 12%,鐵粉5 / ,磷化銅粉l(f/。，鎳粉5%,石墨粉l. 5%,硬脂酸鋅0.5%,利用錐 形混合機(jī)混合5小時(shí)，制成以銅合金為基體的粉末冶金材料，備用；
4、 將以上混合好的粉末冶金材料(混合粉)稱量210克，置入高硬度環(huán)狀 模具中進(jìn)行壓制，所壓制的環(huán)狀毛坯內(nèi)徑為50mra,外徑稍小于60mm,高度為40 咖，壓制壓力為300MPa。壓制后的表面要求無裂紋，并且無明顯色差，所壓制 的脫模后環(huán)狀毛坯外徑較鋼套內(nèi)徑略小，二者間隙大約為0.1~0.5mm，以保證 銅合金環(huán)狀毛坯能間隙配合至鋼套中；
5、 將壓制好的環(huán)狀毛坯放入內(nèi)表面電鍍有銅層的鋼套中，形成組合件；
6、 將組合件在氫氣保護(hù)燒結(jié)中進(jìn)行燒結(jié)，升溫速率為1(TC/min,燒結(jié)溫度 為100(TC，保溫2小時(shí)后隨爐冷卻；
7、 進(jìn)行內(nèi)表面機(jī)械加工至所需的公差尺寸，保證合金層厚度^2mm;
68、將所制備的雙金屬軸承放入真空浸油機(jī)中進(jìn)行潤滑油浸漬，保證含油率 >12% (體積比)；取出后包裝。
實(shí)施例二制備過程與實(shí)施例一相同，不同之處在于鋼套為不銹鋼管， 內(nèi)表面的銅鍍層厚度為8jam;粉末冶金材料中各原料的重量含量分別為電解 銅粉66%、球化鋁粉16%、氫化鈦粉(TiH2) 3%、銅錫合金粉(QCuSnlO) 2%、 磷化鐵粉(FePu) 1%、磷化銅粉10%、電解鎳粉1%和二硫化鉬1% ;粉末冶金材 料在環(huán)狀模具的壓制壓力為50(MPa;組合件放置于真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型， 其燒結(jié)溫度為90(TC，燒結(jié)時(shí)間為3小時(shí)。
實(shí)施例三制備過程與實(shí)施例一相同，不同之處在于鋼套內(nèi)表面的銅鍍 層厚度為6/im;粉末冶金材料中各原料的重量含量分別為電解銅粉70.5%、 銅鋁合金粉末(QCuAU) 10%、還原鈦粉5%、銅錫合金粉(QCuSnJ 7%、還原鐵 粉4%、磷化鐵粉(FeP23) 2% (作為磷)、石墨、二硫化鉬和硬脂酸鋅各0.5%; 粉末冶金材料在環(huán)狀模具的壓制壓力為250MPa;組合件放置于氦氣氣氛燒結(jié)爐 中進(jìn)行燒結(jié)成型，其燒結(jié)溫度為105(TC,燒結(jié)時(shí)間為l小時(shí)。
權(quán)利要求
1、鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，它以碳鋼或不銹鋼為外層材料，以銅合金為基體的粉末冶金材料為內(nèi)層材料，其特征在于，所述外層材料的內(nèi)表面電鍍形成厚度為4～8μm的電鍍銅層，所述內(nèi)層材料中各成分及含量為鋁的重量含量為1～20％，鈦的重量含量為1～8％，錫的重量含量為1～15％，鐵的重量含量為0.1～5％，磷的重量含量為0.1～2％，鎳的重量含量為0.1～5％，石墨、二硫化鉬或硬脂酸鋅中的至少一種，其重量含量為0.1～2％，余量為銅；軸承浸漬有潤滑油。
2、 如權(quán)利要求l所述的鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述內(nèi) 層材料中所添加的銅元素為粉片狀電解銅，松裝密度為2.5 2.7g/cm3，雜質(zhì)含 量<0.5%,流動(dòng)性〈35s/50g,粉末顆粒為不規(guī)則形狀。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，其特征在于，所 述內(nèi)層材料中所添加的鋁為球化鋁粉或銅鋁合金粉末。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，其特征在于，所 述內(nèi)層材料中所添加的鈦為不規(guī)則狀的還原鈦粉或氫化鈦粉。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，其特征在于，所 述內(nèi)層材料中所添加的錫為霧化錫粉或銅錫合金粉。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，其特征在于，所 述內(nèi)層材料中所添加的鐵為還原鐵粉或磷化鐵粉。
7、 如權(quán)利要求1或2所述的鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，其特征在于，所 述內(nèi)層材料中所添加的磷為磷化鐵粉或磷化銅粉。
8、 如權(quán)利要求1或2所述的鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，其特征在千，所 述內(nèi)層材料中所添加的鎳為電解鎳粉。
9、 如i又利要求l或2所述的鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述內(nèi)層材料中所含有的碳是以石墨的形式存在于合金中。
10、 鋼基銅合金雙金屬滑動(dòng)軸承的制備方法，其特征在于，它包括如下步 驟(1)、將碳鋼或不銹鋼鋼管通過機(jī)械加工成無縫管鋼套，內(nèi)孔加工至所需要的尺寸，并保證壁厚的二次加工余量；(2)、將加工后的鋼套內(nèi)表面進(jìn)行電鍍銅處理，保證表面鍍層厚度為4~8|am; (3)、以下列含量的原料制成以銅合金為 基體的粉末冶金材料重量含量為1~20%的鋁，重量含量為1~8%的鈦，重量 含量為1~15%的錫，重量含量為0. 1~5%的鐵，重量含量為0. 1~2%的磷，重量 含量為0. 1~5%的鎳，石墨、二硫化鉬或硬脂酸鋅中的至少一種的重量含量為 0.1~2%，余量為銅；按比例稱量好后，機(jī)械混合；(4)、將粉末冶金材料裝入 環(huán)狀模具中進(jìn)行壓制，壓制壓力為200 600MPa，并保證脫模后所壓制的環(huán)狀毛 坯外徑較前述鋼套內(nèi)徑略小，二者間隙大約為0.1~0. 5mm,以保證銅合金毛坯 能間隙配合至鋼套中；(5)、將環(huán)狀毛坯套入鋼套形成組合件；(6)、將組合件 放置于真空或還原氣氛或惰性氣氛燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)成型，所述還原氣氛可以 是氫氣或氨氣，所述惰性可以是氦氣或氬氣，通過多元合金的合金相圖來調(diào)整 燒結(jié)溫度或燒結(jié)參數(shù)，其燒結(jié)溫度為850 ~ 105(TC,燒結(jié)時(shí)間視組合件尺寸而定， 通常為0. 5~3小時(shí)；(7)、對(duì)軸承內(nèi)表面、加油孔及油槽進(jìn)行相應(yīng)加工，保證 合金層厚度》2mm; (8)、進(jìn)行真空浸漬潤滑油，保證含油率>12%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙金屬滑動(dòng)軸承及其制備方法，它以碳鋼或不銹鋼為外層材料，以銅合金為基體的粉末冶金材料為內(nèi)層材料，外層材料的內(nèi)表面電鍍形成厚度為4～8μm的電鍍銅層，內(nèi)層材料中各成分及含量為重量含量為1～20％的鋁，重量含量為1～8％的鈦，重量含量為1～15％的錫，重量含量為0.1～5％的鐵，重量含量為0.1～2％的磷，重量含量為0.1～5％的鎳，石墨、二硫化鉬或硬脂酸鋅中的至少一種，其重量含量為0.1～2％，余量為銅；軸承浸漬有潤滑油。本發(fā)明軸承具有成本低廉，承載能力高，自潤滑性和耐磨損能力優(yōu)異等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于大噸位和大功率挖掘機(jī)的動(dòng)臂、斗桿、鏟斗等的往復(fù)搖擺部位中。
文檔編號(hào)F16C17/12GK101649858SQ20091010219
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者倪志偉, 張國強(qiáng), 楊生榮, 王宏剛, 范建明 申請(qǐng)人:浙江中達(dá)軸承有限公司