[發(fā)明專利]發(fā)動(dòng)機(jī)低摩擦軸瓦及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610815942.4
• 申請(qǐng)日: 2016-09-12
• 公開（公告）號(hào): CN106321635B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宏剛;任俊芳;高貴;陳生圣;楊生榮;王金清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): F16C33/06
• 分類號(hào): F16C33/06;F16C33/10;F16C33/12;F16C33/14;C09D179/08;C09D163/00;C09D7/61;C09D7/65;C22C9/02;C22C9/00;B22F7/02
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 周瑞華

本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)低摩擦軸瓦，該低摩擦軸瓦由背襯鋼層、耐磨合金層和低摩擦表面層復(fù)合組成；背襯鋼層為表面電鍍銅的低碳冷軋鋼板；耐磨合金層為銅、錫和鉍組成的三元銅合金（Cu?Sn?Bi合金），其中Cu含量為75～93 wt%、Sn含量為5～15 wt%、Bi含量為2～10 wt%；低摩擦表面層由有機(jī)樹脂、固體潤(rùn)滑劑、無機(jī)填料和有機(jī)助劑組成，其中有機(jī)樹脂的含量為50～80 wt%、固體潤(rùn)滑劑的含量為15～40 wt%、無機(jī)填料的含量為1～10 wt%、有機(jī)助劑的含量為1～5 wt%。本發(fā)明還公開了該低摩擦軸瓦的制備方法。本發(fā)明制備的低摩擦軸瓦具有優(yōu)異的低摩擦性能以及良好的抗咬粘性、順應(yīng)性和耐腐蝕性，同時(shí)具有良好的容納異物能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)低摩擦軸瓦及其制備方法。

背景技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承是保證發(fā)動(dòng)機(jī)高效運(yùn)行的重要基礎(chǔ)零部件，滑動(dòng)軸承材料的性能在一定程度上影響或決定著汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命、可靠性及重要的技術(shù)指標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的磨損會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和安全性降低，因此通常采用軟質(zhì)的滑動(dòng)軸承與曲軸組成摩擦副。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，滑動(dòng)軸承在彈流潤(rùn)滑狀態(tài)下表現(xiàn)出較低的摩擦系數(shù)，保證曲軸傳動(dòng)的穩(wěn)定性。若發(fā)生貧油和少油供給時(shí)，滑動(dòng)軸承處于干摩擦或邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，導(dǎo)致軸承發(fā)生磨損或咬合，甚至出現(xiàn)燒瓦等現(xiàn)象。多年來，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師和材料研究者致力于開發(fā)具有優(yōu)異減摩耐磨性能的發(fā)動(dòng)機(jī)軸承結(jié)構(gòu)和材料，以提高軸承在低速和頻繁啟動(dòng)狀態(tài)下的耐磨損和低摩擦能力。常用的發(fā)動(dòng)機(jī)軸承材料主要有巴氏合金、銅基合金、鋁基合金。巴氏合金因其與潤(rùn)滑油的良好相容性、順應(yīng)性和嵌藏性等表面特性，及較低的摩擦系數(shù)，是較早應(yīng)用的內(nèi)燃機(jī)軸瓦材料。可是由于巴氏合金的承載能力較差，疲勞強(qiáng)度較低，隨工作溫度升高，機(jī)械強(qiáng)度急劇下降，在缺油或少油的工況環(huán)境下易導(dǎo)致燒瓦，導(dǎo)致巴氏合金軸瓦在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用急劇減少。目前，為了防止重金屬鉛對(duì)環(huán)境的二次污染危害，歐盟及美國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承材料的無鉛化進(jìn)程完成后，銅基合金和鋁基合金軸瓦已經(jīng)成為現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)滑動(dòng)軸承的主流，而世界各大發(fā)動(dòng)機(jī)軸承公司如Miba、MAHLE、Federal- Mogul、日本大同等專業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)軸承公司都把主要精力集中在研發(fā)高性能減摩耐磨材料方面，以提高軸承的工作穩(wěn)定性和服役壽命。此外，隨著國(guó)際上對(duì)汽車燃油排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的低摩擦性能也提出了更高的技術(shù)要求，以便降低軸承在低轉(zhuǎn)速工況條件下的摩擦能耗，達(dá)到降低尾氣排放的要求。因此，開發(fā)具有耐磨性和低摩擦性能的滑動(dòng)軸承材料是未來汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)的重要發(fā)展方向之一。

近年來，研究者開展了大量的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)軸承材料研發(fā)工作。美國(guó)專利US5328772涉及到一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用多層滑動(dòng)軸承材料的制備方法。軸承材料由鋼背層、銅鉛合金層和表面電鍍層組成，合金層中鉛含量為15～30wt%、錫含量為0.5～2.0wt%，硬度可達(dá)75（維氏硬度）以上，拉伸強(qiáng)度大于1.8MPa。表面電鍍層是鉛合金，其中錫含量為2～8wt%，銦含量為3～11wt%，軸承在高速環(huán)境下表現(xiàn)出良好的抗咬合能力。美國(guó)Federal-Mogul公司（US5053286）報(bào)道了一種發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承的制備方法，該方法采用連續(xù)澆鑄方法將鉛合金澆鑄在鋼背層表面，鋁合金層中鉛含量大于4～10wt%，鉛金屬的球形晶粒尺寸小于25μm，此方法制備的滑動(dòng)軸承具有較高的疲勞強(qiáng)度。中國(guó)專利ZL201110233536.4涉及了一種銅鉛合金粉末燒結(jié)在低碳優(yōu)質(zhì)碳素鋼材料表面的船用軸瓦材料及其制備方法。所述的銅鉛合金粉末的化學(xué)成分為：銅79～70.5％，鉛20～26％，錫1～2％，鋅0～1％，銅鉛合金粉末中雜質(zhì)含量總和不超過0.5％。制備工藝為：鋪粉、燒結(jié)、軋制、復(fù)燒、精軋校平等步驟。合金層密度為9.3～9.5g/cm³，合金層硬度為30～40HB，具有良好的潤(rùn)滑性以及在重載工況環(huán)境下具有較好的耐磨性。隨著汽車工業(yè)環(huán)保化及無鉛化進(jìn)程的推進(jìn)，銅鉛合金作為發(fā)動(dòng)機(jī)軸承材料必然會(huì)受到限制。