[發(fā)明專(zhuān)利]一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸承用鉛基軸承合金及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410274327.8
• 申請(qǐng)日: 2014-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104032187A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫飛;趙勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州金倉(cāng)合金新材料有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C11/10
• 分類(lèi)號(hào): C22C11/10;C22C1/03
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 王淑麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉛基軸承合金及其生產(chǎn)方法，特別是涉及一種用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸承的鉛基軸承合金及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

巴氏合金是最廣為人知的軸承材料。主要合金成分是錫、鉛、銻、銅，其中銻、銅，用以提高合金強(qiáng)度和硬度。巴氏合金的組織特點(diǎn)是，在軟相基體上均勻分布著硬相質(zhì)點(diǎn)，軟相基體使合金具有非常好的嵌藏性、順應(yīng)性和抗咬合性，并在磨合后，軟基體內(nèi)凹，硬質(zhì)點(diǎn)外凸，使滑動(dòng)面之間形成微小間隙，利于減摩；上凸的硬質(zhì)點(diǎn)起支承作用，有利于承載。巴氏合金分為錫基和鉛基合金兩種。

鉛基巴氏合金ZPbSb15Sn10，是一種因具有良好磨合性和可塑性而被廣泛應(yīng)用的鉛基軸承合金，此合金經(jīng)過(guò)退火處理之后，塑性、韌性、強(qiáng)度和減摩性均可以大大提高，而硬度則有所下降，故一般在其澆鑄之后應(yīng)進(jìn)行熱處理，以改善其性能，從而更適用于澆鑄中等壓力、中速和沖擊載荷的軸承，如汽車(chē)、拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸軸承，及相應(yīng)材料的高溫軸承等。

隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展與革新，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)不斷朝著低成本，高品質(zhì)，經(jīng)久耐用的方向發(fā)展，因此對(duì)曲軸軸承材料的要求也不斷提高。由于對(duì)鉛基軸承合金的硬度要求，現(xiàn)有的鉛基軸承合金生產(chǎn)工藝在澆鑄后還需要進(jìn)行熱處理的步驟，不僅工藝繁瑣而且生產(chǎn)處的合金硬度也較低，同時(shí)由于錫的添加量通常在5-15％，因此增加了合金的生產(chǎn)成本。

綜上，目前需要一種不僅成本較低，而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單同時(shí)材料的硬度、塑性、韌性和減磨性有所提高的鉛基軸承合金。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，通過(guò)改進(jìn)合金成分設(shè)計(jì)并根據(jù)合金的特點(diǎn)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提供一種提高了現(xiàn)有技術(shù)中合金的硬度及其他性能，同時(shí)簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝并且大幅降低材料成本的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸承用鉛基軸承合金及其生產(chǎn)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：

一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸承用鉛基軸承合金，由如下重量百分比的組分組成：錫：3-5wt％，銻：6-8wt％，鎳：0.05-0.25wt％，，砷：0.1-0.3wt％，鎘：0.3-0.8wt％，鑭和鈰：0.5-0.9wt％，余量為鉛。

進(jìn)一步地，由如下重量百分比的組分組成：錫：3.5-4.5wt％，銻：6.5-7.5wt％，鎳：0.1-0.2wt％，，砷：0.15-0.25wt％，鎘：0.4-0.6wt％，鑭和鈰：0.6-0.8wt％，余量為鉛。

進(jìn)一步地，由如下重量百分比的組分組成：錫：4wt％，銻：7wt％，鎳：0.15wt％，，砷：0.2wt％，鎘：0.5wt％，鑭和鈰：0.7wt％，余量為鉛。

制備上述汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸承用鉛基軸承合金的方法，其特征在于，具有以下步驟：

1)按重量比將鉛、銻和錫置于坩堝內(nèi)熔煉，熔煉溫度為650-750℃，熔煉時(shí)間為20-30分鐘，制成母合金；

2)按重量比將鎳、鎘、砷、及稀土鑭和鈰置于坩堝進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1100-1200℃，熔煉時(shí)間為30-40分鐘，制成多元素合金；

3)將步驟1)和步驟2)中熔煉完成的母合金溶液以及多元素合金溶液轉(zhuǎn)移至工頻保溫爐內(nèi)，溫度為500-700℃，用石墨棒進(jìn)行攪拌，充分混合；

4)對(duì)混合后的合金液體取樣進(jìn)行成分檢測(cè)；

5)開(kāi)啟所述工頻保溫爐的傾瀉孔，將合金液體澆筑在金屬模具中；

6)待完全冷卻后將所述金屬模具去除，進(jìn)一步加工毛坯鑄件。

本發(fā)明還提供了所述鉛基軸承合金在制備汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸承材料中的用途。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果有：

1、本發(fā)明提供了一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸承用鉛基軸承合金及其生產(chǎn)方法，同時(shí)滿(mǎn)足了對(duì)改進(jìn)材料的高硬度、高韌性和塑性、高延展性、耐高溫以及低成本的多種需要。

2、本發(fā)明創(chuàng)造性地添加鎳、鎘、砷、及稀土鑭和鈰,使這些金屬元素彌散在軟基體α固溶體(銻溶入鉛中的固深體)與硬質(zhì)點(diǎn)β相(鉛溶入銻中的固溶體)當(dāng)中，形成能夠彌補(bǔ)兩相不足的具有粘合效果的第三相，因此不需要進(jìn)行熱處理便能實(shí)現(xiàn)合金材料塑性、韌性、強(qiáng)度和減摩性的提高，同時(shí)材料的硬度也能夠得到相應(yīng)的提升。

3、在本發(fā)明中的合金生產(chǎn)工藝中，通過(guò)分別單獨(dú)初熔煉鉛、錫和銻金屬以及其余金屬得到母合金溶液和多元素合金溶液，再與其他多元素合金溶液共同熔煉，從而細(xì)化了合金中組織結(jié)果，進(jìn)一步提高了合金的塑性和韌性。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1本發(fā)明的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸承用鉛基軸承合金的制備