[發(fā)明專利]一種銅合金材料

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510331449.0
• 申請(qǐng)日: 2015-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN104911392A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 隆成柱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南寧鈦銀科技有限公司
• 主分類號(hào): C22C9/01
• 分類號(hào): C22C9/01
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 陳科恒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及稀土銅合金成分技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種制糖行業(yè)、水泥行業(yè)、造紙行等大型軸承銅合金材料。

背景技術(shù)

鋁青銅含鋁量一般不超過12％，有時(shí)還加入適量的鐵、鎳、錳和稀土等元素以進(jìn)一步改善性鋁青銅可熱處理強(qiáng)化，其強(qiáng)度比錫青銅高，抗高溫氧化性也較好。鋁青銅有較高的強(qiáng)度、良好的耐磨性，常用于強(qiáng)度比較高的螺桿、螺帽、銅套、密封環(huán)等和耐磨的零部件。目前的滑動(dòng)軸承的軸瓦大多采用錫青銅合金材料，特別是鋁青銅材料。

在甘蔗壓榨機(jī)輥軸需要滑動(dòng)軸承支撐，這里滑動(dòng)軸承上的軸瓦為銅軸瓦。甘蔗壓榨機(jī)在壓榨過程中會(huì)壓榨出大量甘蔗汁液和甘蔗纖維殘?jiān)瑫r(shí)由于壓榨需要，甘蔗壓榨機(jī)輥軸工作扭矩十分大。這樣支撐輥軸的軸瓦受到的力也非常大，同時(shí)壓榨過程中蔗汁會(huì)對(duì)甘蔗壓榨機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)造成影響，增加摩擦。通常甘蔗壓榨機(jī)中輥軸的軸瓦都是磨損嚴(yán)重，磨損量大，更換頻繁，也直接影響到輥軸的使用壽命。

這里，以壓榨100萬(wàn)噸甘蔗為例，壓榨輥軸銅軸瓦磨損量每個(gè)榨季平均需更換8-12塊，占總量25-40％；每個(gè)軸瓦磨損量達(dá)5mm以上時(shí)，需要修復(fù)或者更換。以甘蔗壓榨機(jī)軸頸直徑350mm計(jì)算，每個(gè)榨季平均損耗300kg銅，這樣的損耗大量貴金屬銅，給國(guó)家、企業(yè)造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)軸瓦的銅合金材料，特別是對(duì)工作在于惡劣條件下的軸瓦銅合金材料的改進(jìn)意義十分重大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種特殊稀土鋁青銅合金材料，提高軸承材料的承載的抗壓強(qiáng)度，提高耐磨牲，提高傳熱散熱牲，提高抗腐蝕性，滿足軸承在惡劣環(huán)境下的使用要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種稀土鋁青銅合金，由以下以重量百分比計(jì)的原料組成：鋁：6～11.5％，鎳：1.5～5.5％，鐵：1.0～4.8％，錳：1.4～5.3％，稀土：Re0.5～2.7％，余量為銅。

優(yōu)選的，由以下以重量百分比計(jì)的原料制成，鋁：6～9.4％，鎳：1.5～3.4％，鐵：1.0～3.4％，錳：1.4～3.5％，稀土：Re0.5～1.6％，余量為銅，所有原料重量百分比總計(jì)100％。

優(yōu)選的，由以下以重量百分比計(jì)的原料制成，鋁：9.5～11.5％，鎳：3.5～5.5％，鐵：3.5～4.8％，錳：3.6～5.3％，稀土：Re1.7～2.7％，余量為銅，所有原料重量百分比總計(jì)100％。

這里應(yīng)該了解的是：

鋁通過適當(dāng)提高Al的含量，進(jìn)行多元合金化，可使鋁青銅的耐摩性能得到提高，與普通鋁青銅相比，高鋁青銅Cu₁₄AlX的承載能力更大并且隨著含鋁量的增加，合金組織中β相(黑色)明顯增多，α相(白色)逐漸減少，合金的基體強(qiáng)度相應(yīng)地得到提高。

鎳能夠改善鋁青銅的緩冷脆性，通過鎳改變?chǔ)僚c(α+γ₂)相的比例關(guān)系，使相的溶解向高鋁側(cè)移動(dòng)，擴(kuò)大α相區(qū)，以防緩冷脆性。

鐵在銅中的固溶度較小，只有在高溫下才有一定的固溶度，會(huì)隨著溫度的下降而析出。適量鐵的加入有利于晶粒細(xì)化，并和鋁、鎳生成金屬化合物而析出，而且Fe和Ni有改善合金力學(xué)性能和耐蝕性能的作用。在普通鋁青銅中添加足夠量的鐵或鎳，不僅可以抑制γ₂相的形成和結(jié)網(wǎng)，而且能起到細(xì)化晶粒的作用。當(dāng)鐵含量達(dá)到2％時(shí)，可以防止在截面直徑小于75mm的鑄件內(nèi)形成γ₂相網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。然而鐵含量過多，會(huì)降低腐蝕電位，從而影響腐蝕性能。由于Fe能細(xì)化晶粒，所以強(qiáng)度、塑性均好，故在高錳鋁青銅中，F(xiàn)e和Ni應(yīng)按比例加入，并考慮Mn的含量，分別控制Fe在1％～4.8％，Ni在1.5～5.5％范圍，對(duì)改善合金性能有利。

錳能提高合金中固溶體中原子的激活能，降低溶質(zhì)原子擴(kuò)散系數(shù)和固溶體的分解速度。當(dāng)固溶體分解時(shí)，析出相T(Al₂₀Cu₂Mn₃)的形成和長(zhǎng)大過程也非常緩慢，所以合金在一定高溫下常時(shí)間受熱時(shí)性能也很穩(wěn)定。

稀土與氧的親和力很強(qiáng)，稀土氧化物具有良好的熱穩(wěn)定性，使得脫氧產(chǎn)物固相浮于銅液表面進(jìn)入渣相而被除去。稀土在銅合金能起脫氣除雜、改變顯微結(jié)構(gòu)、改善機(jī)械加工性能、提高耐腐蝕和耐磨性能的作用。