[發明專利]鋁軸承合金

無效

• 申請號: 01124726.6
• 申請日: 2001-07-26
• 公開（公告）號: CN1334353A
• 公開（公告）日: 2002-02-06
• 發明（設計）人: 藤田正仁;籠原幸彥;山本康一;柴山隆之
• 申請（專利權）人: 大同軸瓦工業株式會社
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;F16C33/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 段承恩

技術領域

本發明涉及通常用于汽車和工業機械中大功率發動機的軸承的一種鋁軸承合金。

背景技術

上述類型的鋁合金通常包含Sn以提供磨合性。Pb也提供鋁合金磨合性。然而，Pb不易于均勻分布于合金中，并且是有害的元素之一。由于此原因，不使用Pb。

含Sn的板型鑄鋁軸承合金包覆到一支撐鋼板上以便用于軸承。使用上述鋁軸承合金制造軸承時，為了提高軸承合金的韌性和軸承合金與支撐鋼板之間的粘附強度，包覆之后的退火是必需的。當退火使含Sn鋁軸承合金處于高溫條件時，合金組織中的Al晶粒和Sn相粗化以致于鋁軸承合金的高溫硬度和疲勞強度降低。

基于以上問題，已建議微小硬粒子，例如，具有直徑小于5μm的Si顆粒應包含在鋁合金中以便阻止Sn相和Al晶粒的粗化，并且提高Al基體的強度，因此鋁軸承合金在高負荷和高溫條件下提供好的軸承特性。

再者，JP-A-58-64332和JP-A-58-67841各自對上述相同目的出于不同于強化鋁基體的考慮建議包含硬粒子。前者，JP-A-58-64332，揭示Si顆粒用做硬粒子，Si顆粒的尺寸和分布應使軸承特性特別是磨合性和抗擦傷性(anti-seizure)在高負荷和高溫條件下快速地提高。常規Si顆粒大體上直徑小于5μm。然而，作為熱處理等條件改進的結果可以獲得具有直徑范圍5μm和40μm的粗Si顆粒。粗Si顆粒在最初滑動階段刮去軸表面的突起和軸表面上類似于環繞球狀石墨的飛邊的邊，導致軸承平滑滑動(研磨)。結果，甚至在高負荷條件下擦傷也被阻止，因此，抗擦傷特性顯著提高。

另一方面，后一公開，JP-A-58-67841，揭示含有Mn，Fe，Mo，Ni，Zr，Co，Ti，Sb，Cr和Nb中至少之一或由其組成的顆粒結晶成一單獨金屬或與鋁析出或形成含Mn等的金屬間化合物。其進一步揭示具有直徑范圍5到40μm的析出的金屬間化合物或結晶的單獨金屬具有與上述JP-A-58-64332中Si顆粒相同的效果。例如，當加入到鋁合金時，雖然不能確定結晶性，但含Mn等的硬粒子確定存在，或Mn等結晶成單獨金屬。這樣，JP-A-58-64332建議Mn，Fe等在不含Si的合金中作為加速合金中硬粒子的形成的元素。

考慮含Si合金，僅僅Si顆粒是通常在鋁軸承合金中結晶出的硬粒子。考慮不含Si的合金，加入的金屬在初始條件下結晶，或者建議結晶兩元金屬間化合物而不具體描述結晶物質。此外，粗硬粒子引起軸的研磨，因此，抗擦傷特性提高。

Al中含有的硬粒子為了提高強度通常均勻地分布。隨著顆粒尺寸變小，產生大的效果。因此，當硬粒子如Si象上述公開中的粗化時，鋁基體的強度降低以致于抗疲勞性降低。換言之，對于結晶顆粒的尺寸，當為了提高抗疲勞強度而減小結晶顆粒的直徑時，抗擦傷性并不能提高。相反，結晶顆粒的直徑增加以使抗擦傷性提高時，抗疲勞強度不能提高。

發明內容

因此，本發明的目的是提供鋁軸承合金，通過硬粒子提高其抗擦傷特性而不降低其抗疲勞性。

在鋁軸承合金中上述目的可以通過結晶Al-Si-Fe的三元金屬間化合物或Al-Si-Fe基的多元金屬間化合物實現。更確定地，本發明提供鋁軸承合金，其特征在于，以質量計，3～40％的Sn，0.5～7％的Si，0.05～2％的Fe，余量為Al，以及不可避免的雜質，并且其中包含Al-Si-Fe的三元金屬間化合物和Si顆粒作為硬粒子。

第一種優選形式中，鋁軸承合金進一步的特征在于，具有其量或總量為0.01～3％的Mn，V，Mo，Cr，Co，Ni和W中的至少一種或多種，其中所述Mn，V，Mo，Cr，Co，Ni和W中的一種或多種加入到Al-Si-Fe中以獲得作為硬粒子的多元金屬間化合物。

在第二種優選形式中，在軸承表面硬粒子具有最大直徑為1～20μm，每1mm²硬粒子的數量為6～100個。

在第三種優選形式中，所述合金包含，以質量計，0.01～2％的至少一或多種B，Ti和Zr。

在第四種優選形式中，所述合金包含，以質量計，0.1～5％的至少一或多種Cu，Mg和Zn。

下面描述Al-Si-Fe金屬間化合物的結晶。首先，在眾所周知的三元態Al-Si-Fe中，三元共晶化合物是Fe₂Al₉Si₂相，以及具有573℃的結晶溫度。共晶反應表示成。