[發明專利]銅/銅合金軸承復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 200810054823.7
• 申請日: 2008-04-18
• 公開（公告）號: CN101270431A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 張瑞軍;劉建華
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C27/06
• 分類號: C22C27/06;C22C1/02;C23G1/10
• 代理公司: 秦皇島市維信專利事務所
• 代理人: 鄂長林

技術領域

本發明涉及一種銅/銅合金軸承復合材料的制備方法。該復合材料具有良好的潤滑特性和耐磨性能，可望作為軸承材料使用，從而有效提高滑動軸承的工作性能。

背景技術

目前，滑動軸承常用的材料有以下幾種：(1)軸承合金：又稱巴氏合金或白合金，其金相組織是在錫或鉛的軟基體中夾著銻、銅等硬合金顆粒。它的質地軟、硬度低，很容易和軸頸跑合，具有良好的抗膠合性和耐腐蝕性，但它的機械強度比青銅、鑄鐵等低很多，一般只用作軸承襯的材料，適合用于高速軸承。(2)銅合金：有錫青銅、鋁青銅和鉛青銅三種。青銅有很好的疲勞強度和減摩性能，但可塑性差，不易跑合，與之相配的軸頸必須淬硬。適用于中速重載，低速重載的軸承。(3)粉末冶金材料：是通過將不同金屬粉末經壓制燒結而成的多孔結構材料，其孔隙約占體積的10-35％，可貯存潤滑油，故又稱為含油軸承。但由于它韌性差，宜用于載荷平穩、低速和加油不方便的場合。

顯然，目前尚沒有能夠同時滿足高速、重載等多種工作環境、具有良好潤滑特性和耐磨性的軸承材料。

發明內容

為了克服現有技術存在的上述不足，本發明提供一種銅/銅合金軸承復合材料的制備方法。這種軸承材料能夠同時滿足高速、重載等多種工作環境，具有良好的潤滑和耐磨特性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：以高強度銅鉻(Cu-Cr)合金為材料，采用脫鉻技術去除銅鉻合金表面的鉻元素，制備表面為多孔純銅、基體為銅鉻合金的銅/銅合金軸承復合材料，其制備方法如下：

(1)銅鉻合金的制備：以無氧銅(純度99.99％)、鉻粉(純度99.9％)、鎳粉(純度99.95％)和鋁粉(純度97％)為原料，將Cu、Cr、Ni和Al粉按照48∶50∶1.2∶0.8的質量百分數比例配料，放入真空爐中的坩堝內，在溫度1180～1260℃下進行熔化，當原料完全熔化后保溫8～15分鐘，之后，隨爐冷卻至室溫，得到銅鉻合金；

(2)脫鉻前的表面處理：對銅鉻合金表面進行研磨、拋光處理，之后清水沖洗，并用無水乙醇進行脫脂、烘干(60～80℃)處理；

(3)銅鉻合金的脫鉻：將表面處理后的銅鉻合金浸泡濃度為1.00～2.20摩爾/升的HCl溶液中，其中，溶液溫度為45～85℃，浸泡時間為60～360秒。浸泡處理結束后，即可獲得本發明的表面為多孔純銅、基體為銅鉻合金的銅/銅合金軸承復合材料。

本發明的有益效果是，所制備銅/銅合金軸承復合材料表面為純銅，質地軟、硬度低，很容易和軸頸跑合，具有良好的抗膠合性，同時，表面多孔結構可貯存潤滑油，能夠進一步提高潤滑特性，因而具有良好的摩擦潤滑和耐磨性能。

具體實施方式：

a.銅鉻合金的制備：以無氧銅(純度99.99％)、鉻粉(純度99.9％)、鎳粉(純度99.95％)和鋁粉(純度97％)為原料，將Cu、Cr、Ni和Al粉按照48∶50∶1.2∶0.8的質量百分數比例配料，放入真空爐中的坩堝內，在溫度1230℃下進行熔化，當原料完全熔化后保溫10分鐘，之后，隨爐冷卻至室溫，得到銅鉻合金。

b.脫鉻前的表面處理：對銅鉻合金表面進行研磨、拋光處理，之后清水沖洗，并用無水乙醇進行脫脂、烘干(80℃)處理。

c.銅鉻合金的脫鉻：將表面處理后的銅鉻合金浸泡濃度為1.90摩爾/升的HCl溶液中，其中，溶液溫度為65℃，浸泡時間為120秒。浸泡處理結束后，即可獲得本發明的表面為多孔純銅、基體為銅鉻合金的銅/銅合金軸承復合材料

d.摩擦學性能評價：

采用MMU-5G型萬能摩擦磨損試驗機進行摩擦學試驗。其中，實驗載荷為600牛頓，轉速為300轉/分，試驗時間為2小時。潤滑油為上海納克潤滑技術有限公司生產的軸承專用潤滑油(NACOLUBE?BO)。試驗材料分別為本發明銅/銅合金復合材料以及兩種典型軸承材料-巴氏合金軟和鋁青銅硬，配副材料則是調質態45#鋼。摩擦學試驗結果如表1所示。

表1不同軸承材料的摩擦學試驗結果

實驗結果表明：與典型軸承材料-巴氏合金和鋁青銅相比，本發明的銅/銅合金復合材料具有最優的摩擦潤滑特性。同時，其自身磨損率較低，與之對磨的配副材料45#鋼的磨損程度則更輕，顯示出本發明的銅/銅合金復合材料不僅具有良好耐磨性能，而且對配副材料還具有很好的保護作用。