[發明專利]一種制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法

有效

• 申請號: 201210050860.7
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102528048A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 楊琪;陳進添;何光志;周劍平
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學;上海核威實業有限公司
• 主分類號: B22F7/04
• 分類號: B22F7/04;C25D3/38
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 何葆芳

技術領域

本發明涉及鋁青銅-鋼雙金屬材料的一種制備方法，具體說，是涉及一種采用粉末冶金技術制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，屬于材料制備技術領域。

背景技術

滑動軸承是汽車(特別是發動機)中非常重要的摩擦易損件，與發動機曲軸、活塞銷、凸輪軸及汽車底盤上的某些軸類零件組成重要的摩擦副。滑動軸承材料的性能在一定程度上影響或決定著汽車和發動機的壽命、可靠性及某些主要經濟技術指標。因此隨著汽車及發動機性能的不斷提高，滑動軸承材料的發展也相當的迅速。

隨著人類社會對環境保護越來越重視，對發動機滑動軸承制造業采用的銅鉛合金滑動軸承材料和其表面減摩涂層中鉛的使用限制的呼聲越來越高。由于鉛是有毒重金屬，故從保護環境的角度來看，必須嚴格控制在發動機滑動軸承領域中使用銅鉛合金材料。

近年來，美國、歐盟和日本等發達國家對含鉛滑動軸承的進口提出嚴格的限制，對國內滑動軸承生產企業的產品出口造成極大的影響，因此采用其它青銅合金代替鉛青銅，以克服發達國家設立的技術性貿易壁壘，是擺在國內滑動軸承材料生產企業面前非常緊迫的任務。

鋁青銅具有很高的強度、硬度、熱穩定性、耐磨性和耐腐蝕性，是制造高速重載發動機軸承的理想材料。目前，國外將研究重點放在澆鑄法生產鋁青銅-鋼雙金屬材料上。與澆鑄法相比，粉末冶金法具有設備投資少、成品率較高和生產成本較低等諸多優點。

但是，由于鋁青銅粉表面有一層致密的氧化膜，致使鋁青銅粉難以燒結成塊或燒結致密度較低，鋁青銅與鋼板之間的潤濕性較差，燒結的雙金屬材料界面結合強度較低等，因此本領域至今未能突破采用粉末冶金技術制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的上述技術問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種能采用粉末冶金技術制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，為粉末冶金法，其特征在于，包括如下具體步驟：

a)對鋁青銅粉進行酸洗處理；

b)將含硅量為1～5％的硅青銅粉添加到經上述處理后的鋁青銅粉中，球磨使混合均勻；

c)將上述混合均勻的粉末平鋪在表面電鍍銅的鋼板表面；

d)將鋪粉后的鋼板置入真空爐內進行一次燒結：真空度控制在1×10^-1Pa～5×10^-3Pa，燒結溫度控制在950℃～1000℃，保溫時間控制在0.5～3小時；隨爐冷卻，得到鋁青銅-鋼雙金屬材料的坯料；

e)對上述坯料進行冷軋，冷軋次數為2～5次，控制單次壓下量為5～20％；

f)將經冷軋后的坯料置入真空爐內進行二次燒結：真空度控制在1×10^-1Pa～5×10^-3Pa，燒結溫度控制在950℃～1000℃，保溫時間控制在0.5～3小時；隨爐冷卻，即得鋁青銅-鋼雙金屬材料。

作為進一步優選方案，對鋁青銅粉進行酸洗處理的過程如下：首先將鋁青銅粉置入稀鹽酸水溶液中浸泡1～20分鐘；然后用純水反復清洗，直至用硝酸銀水溶液檢測不出氯離子為止。

作為更進一步優選方案，所述的稀鹽酸水溶液的質量百分比濃度為1％～15％。

作為更進一步優選方案，所述的硝酸銀水溶液的質量百分比濃度為1％。

作為進一步優選方案，所述硅青銅粉的添加量為10～30％；所述的添加量是指硅青銅的添加質量相對于混合粉末總質量的百分比。

作為進一步優選方案，在鋼板表面平鋪的粉末厚度為0.5～5mm。

作為進一步優選方案，對鋼板表面電鍍銅的工藝如下：硫酸銅濃度為180～220g/L，硫酸濃度為40～80g/L，電流密度為3～8A/dm³，以鋼板作為陰極、紫銅板作為陽極，在5～35℃電鍍1～5小時。

作為更進一步優選方案，對鋼板表面電鍍銅的工藝如下：硫酸銅濃度為180～200g/L，硫酸濃度為40～60g/L，電流密度為3～5A/dm³，以鋼板作為陰極、紫銅板作為陽極，在10～30℃電鍍2～4小時。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

1)通過對鋁青銅粉的酸洗處理，提高了鋁青銅粉的燒結活性；

2)通過添加低熔點的硅青銅粉，從而實現了鋁青銅粉的液相燒結，使鋁青銅的燒結致密度提高，從而改善了鋁青銅與鋼板之間的界面結合，燒結后鋁青銅的相對密度能達到99.5％以上，界面結合強度能達到85MPa以上；