[發(fā)明專利]含混合硅酸鹽礦粉的燒結(jié)耐磨銅合金材料及其制備方法

無效

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• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103695699A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 王永興;何臣武;劉俊
• 申請（專利權(quán)）人: 龍工（上海）精工液壓有限公司
• 主分類號: C22C9/02
• 分類號: C22C9/02;C22C32/00;C22C1/05
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銅合金燒結(jié)材料，尤其涉及一種含混合硅酸鹽礦粉的燒結(jié)耐磨銅合金材料及其制備方法，屬于合金材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

磨損是機械材料失效的三種主要形式之一，我國機械設備每年因磨損造成的損失高達上千億元。現(xiàn)有工業(yè)機械中對于承受較大摩擦載荷的零件，一般采用銅及銅合金作為耐磨對偶材料，存在的問題是銅合金減磨性能優(yōu)良，但耐磨性能有限，尤其在工程機械中使用的零件往往要承受高載荷，往復長周期運轉(zhuǎn)，傳統(tǒng)的銅合金材料使用壽命一直有待提高。

鉛青銅合金一般用來制造高速運轉(zhuǎn)、高沖擊載荷及高溫條件下工作的滑動軸承，被廣泛應用于汽車、機床等零部件材料。近年來，隨著國際環(huán)保標準的不斷提高，開發(fā)無鉛或者低鉛的銅合金材料已成必然趨勢。

2011年12月5日申請的第201110399464.0號專利，在含Pb13％-15％的銅合金中又加入了0.6-1％的RE，采用極其復雜的熔煉方法，制備了耐磨性能較好的摩擦副材料，但制造成本高昂，而且會產(chǎn)生鉛污染。

2013年申請的第201310114995.X號專利，使用Ag替代Pb，雖然實現(xiàn)了軸瓦材料的無鉛化，但材料成本昂貴，不宜推廣使用。

國內(nèi)許多高校都在耐磨銅合金材料研發(fā)及改進方面做了大量研究，但許多研究成果由于生產(chǎn)制造成本過高，還只停留在實驗室階段，難以工業(yè)化推廣。

海泡石和蒙脫石均為層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，眾所周知具有層狀結(jié)構(gòu)的石墨和二硫化鉬作為固體潤滑劑加入銅合金后，可明顯改進其耐磨性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供了一種成本低、對環(huán)境的危害少、生產(chǎn)出的耐磨材料耐磨性能好的含混合硅酸鹽礦粉的燒結(jié)耐磨銅合金材料及其制備方法，解決了傳統(tǒng)的銅合金材料制造成本高昂、可能會產(chǎn)生鉛污染、耐磨性能差的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種含混合硅酸鹽礦粉的燒結(jié)耐磨銅合金材料，其特征在于，以質(zhì)量百分比計，包括1～5％的硅酸鹽礦粉、5～10％的錫和85～90％的銅混合制備而成。

一種含混合硅酸鹽礦粉的燒結(jié)耐磨銅合金材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：按比例稱量銅、錫、混合硅酸鹽礦粉，放入混料機中混合均勻，制成混合粉末；

步驟2：將步驟1制得的混合粉末放入真空熱壓爐中，以3-8℃／min的速率從室溫升溫至500～700℃；

步驟3：開始加壓，以1MPa／s緩慢加壓至25MPa，再以4～9℃／min的速率升溫至800～1000℃；

步驟4：保溫保壓60-90min后快速卸壓并隨爐冷至室溫。

優(yōu)選地，所述的混合硅酸鹽礦粉為海泡石和蒙脫石混合微粉，其中Mg₄Si₆O₁₅(OH)₂·6H₂O的質(zhì)量含量不小于50％，Si₈Al₄O₂₀(OH)₄的質(zhì)量含量不小于40％。

優(yōu)選地，所述的海泡石和蒙脫石混合微粉是通過將海泡石和蒙脫石礦石經(jīng)球磨，成為粒度不大于1μm的粉體。

本發(fā)明為了在不添加更多合金元素的前提下，采用廉價的礦物質(zhì)成分，以較低成本的改進傳統(tǒng)銅合金材料的耐磨性能，其得到的含混合硅酸鹽礦粉燒結(jié)耐磨銅合金磨損率較不含硅酸鹽礦粉粉末相同銅合金母材大幅降低。并取代銅合金中鉛，以減少生產(chǎn)與使用中對環(huán)境的危害。本發(fā)明因采用真空熱壓燒結(jié)方法制備了具有良好耐磨性能的新型耐磨材料，使用壽命延長。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的銷盤摩擦磨損試驗裝置圖(其中的三爪銷材料為含混合硅酸鹽礦粉燒結(jié)耐磨銅合金；盤材料為淬回火態(tài)45鋼)。

具體實施方式

為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

本發(fā)明為一種含混合硅酸鹽礦粉的燒結(jié)耐磨銅合金材料，以質(zhì)量百分比計，包括1～5％的硅酸鹽礦粉、5～10％的錫和85～90％的銅混合制備而成。

一種的含混合硅酸鹽礦粉的燒結(jié)耐磨銅合金材料的制備方法，包括以下步驟：

原材料選擇及組成：按比例稱量銅、錫、混合硅酸鹽礦粉，Cu85～90％，Sn5～10％，混合硅酸鹽礦粉1～5％，放入混料機中混合均勻，制成混合粉末；