[發(fā)明專利]一種錫青銅-不銹鋼雙金屬耐磨件的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410471572.8
• 申請(qǐng)日: 2014-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN104259434A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒軍濤;梁淑華;楊曉紅;王獻(xiàn)輝;肖鵬;楊鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D19/08
• 分類號(hào): B22D19/08;B22D19/16;C21D1/26
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 李娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明雙金屬材料連接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種錫青銅-不銹鋼雙金屬耐磨件的制備方法。

背景技術(shù)

錫青銅是以錫為主要合金元素的青銅，含錫量一般在3～14％之間，主要用于制作彈性元件和耐磨零件。錫青銅是鑄造收縮率最小的有色金屬合金，可用來生產(chǎn)形狀復(fù)雜、輪廓清晰、氣密性要求不高的鑄件。錫青銅在大氣、海水、淡水和蒸汽中十分耐蝕，廣泛用于蒸汽鍋爐和海船零件。含磷錫青銅具有良好的力學(xué)性能，可用作高精密工作母機(jī)的耐磨零件和彈性零件；加鋅可改善鑄造性能，含鋅錫青銅可作高氣密性鑄件；錫青銅中加鉛可改善可切削性和耐磨性，減磨性能和耐蝕性，易切削加工，釬焊和焊接性能好，收縮系數(shù)小，無磁性，含鉛錫青銅常用作耐磨零件和滑動(dòng)軸承。目前，可用線材火焰噴涂和電弧噴涂制備錫青銅襯套、軸套、抗磁元件等涂層，但這些方法制備的零件中，錫青銅與鋼背材料為機(jī)械結(jié)合，兩者之間的結(jié)合強(qiáng)度低，在受到重載荷作用下錫青銅耐磨層易脫落。

不銹鋼除了具有良好的耐蝕性外，還具有比較高的強(qiáng)度、良好的韌性和塑性，適用于航空、航海等領(lǐng)域的某些零部件。如果將錫青銅與不銹鋼兩種材料通過液固擴(kuò)散方法連接在一起，制備錫青銅-不銹鋼雙金屬復(fù)合材料，較高強(qiáng)度的不銹鋼可以起到鋼背的作用，彌補(bǔ)錫青銅強(qiáng)度較低的不足之處，這樣錫青銅可以充分起到良好的耐磨性，這種復(fù)合材料除能發(fā)揮兩種材料各自的性能優(yōu)點(diǎn)外還具有較高的結(jié)合強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能一體化，適用于高壓、高載荷、耐腐蝕的環(huán)境中，承載大型零件的摩擦磨損作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種錫青銅-不銹鋼雙金屬耐磨件的制備方法，保證錫青銅與不銹鋼之間有較高的結(jié)合強(qiáng)度，綜合性能提高。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種錫青銅-不銹鋼雙金屬耐磨件的制備方法，根據(jù)所需尺寸將不銹鋼材料加工成鋼背毛坯，將加工好的鋼背毛坯放在鎂砂坩堝中，再將錫青銅放置于鎂砂坩堝中，一起放在氣氛保護(hù)高溫?zé)Y(jié)爐中進(jìn)行液固擴(kuò)散連接，最后經(jīng)過退火熱處理、精加工得到錫青銅-不銹鋼雙金屬耐磨件。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

液固擴(kuò)散連接的具體操作為：首先對(duì)氣氛保護(hù)高溫?zé)Y(jié)爐充入還原性氣體H₂，當(dāng)氣體純度達(dá)到95vol％以上后，開始加熱30～50min至溫度達(dá)到550～800℃保溫45～80min，利用還原性氣體H₂除去不銹鋼表面鈍化層Cr₂O₃·FeO；然后，再加熱20～40min，溫度達(dá)到950～1200℃，保溫1～3h，待錫青銅熔液完全將不銹鋼浸潤，并在不銹鋼表面充分地進(jìn)行液固擴(kuò)散后冷卻。

退火熱處理的溫度為300～400℃、時(shí)間為50～80min。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明錫青銅-不銹鋼雙金屬耐磨件的制備方法，在液固擴(kuò)散連接時(shí)利用還原性氣體H₂作為還原劑，在高溫下與不銹鋼表面鈍化層中的Cr₂O₃·FeO進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，打破鈍化層的阻隔，使得錫青銅中的元素在高溫下向不銹鋼表層深部擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)錫青銅與不銹鋼之間冶金結(jié)合，本發(fā)明方法制備得到的雙金屬耐磨件結(jié)合界面均勻，不受界面形狀制約，同時(shí)還具有較高的結(jié)合強(qiáng)度，其界面結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)200Mpa以上，且其制備工藝簡單可靠，綠色環(huán)保。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制備的錫青銅QSn7-0.2/不銹鋼1Cr18Ni9Ti雙金屬耐磨件界面過渡區(qū)組織圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明錫青銅-不銹鋼雙金屬耐磨件的制備方法，根據(jù)所需尺寸將不銹鋼材料加工成鋼背毛坯，將加工好的鋼背毛坯放在鎂砂坩堝中，再將錫青銅放置于鎂砂坩堝中，一起放在氣氛保護(hù)高溫?zé)Y(jié)爐中進(jìn)行液固擴(kuò)散連接，最后經(jīng)過熱處理，精加工得到錫青銅-不銹鋼雙金屬耐磨件。

具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，根據(jù)所需尺寸將不銹鋼材料加工成鋼背毛坯；