[發明專利]一種機車零部件用青銅合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810535340.2
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108517439A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 孫飛;趙勇;陳靜
• 申請（專利權）人: 蘇州金倉合金新材料有限公司
• 主分類號: C22C9/02
• 分類號: C22C9/02;C22C1/10
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 張濤

本發明公開了一種機車零部件用青銅合金材料及其制備方法，該青銅合金材料組分包含碳化硅、銻、鋅、鐵、硅以及銅，其中青銅合金材料組分按重量百分比分別為：碳化硅：0.3?1％,銻：1.5?2.5％，錫：7?9％，鋅：2?3.5％,鐵：0.5?1％，硅：0.3?0.7％，余量為銅。本發明將純凈的碳化硅材料通過一定的技術手段均勻分布在銅、銻、錫、鋅、鐵和硅合金溶液當中，利用碳化硅高硬度，高耐磨性和良好的自潤滑及高溫強度大的性能，實現合金材料的性能的進一步提升。本發明所得到的復合合金新材料具有更高的強度﹑硬度，從而滿足材料在高速鐵路機車零部件中應用的要求。

技術領域

本發明涉及合金材料領域，特別涉及一種機車零部件用青銅合金材料及其制備方法。

背景技術

碳化硅具有純度高，粒徑小，分布均勻，比表面積大，高表面活性，松裝密度低，極好的力學，熱學，電學和化學性能，即具有高硬度，高耐磨性和良好的自潤滑，高熱傳導率，低熱膨脹系數及高溫強度大等特點。錫青銅是鑄造收縮率最小的有色金屬合金，用來生產形狀復雜、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，廣泛應用于各類耐磨軸瓦、軸套、法蘭及齒輪等方面，尤其用于高速鐵路裝備。為了提升高錫青銅合金棒的易切削性能，往往在棒料中添加鉛元素，加鉛后的高錫青銅合金棒具有高的耐磨性并易切削加工，被廣泛使用。然而，含鉛高錫青銅合金棒會對環境造成影響，隨著人們環保意識的不斷提高，含鉛元素的青銅合金棒已不能滿足國內外高端市場的要求，尤其不能滿足我國快速發展的高速鐵路機車零部件的要求。另外，隨著工業的發展，錫青銅的合金硬度需進一步提高。

發明內容

針對以上現有技術存在的缺陷，本發明的主要目的在于克服現有技術的不足之處，公開了一種機車零部件用青銅合金材料，該青銅合金材料組分包含碳化硅、銻、鋅、鐵、硅以及銅，其中青銅合金材料組分按重量百分比分別為：碳化硅：0.3-1％,銻：1.5-2.5％，錫：7-9％，鋅：2-3.5％,鐵： 0.5-1％，硅：0.3-0.7％，余量為銅。

進一步地，青銅合金材料組分按重量百分比分別為：碳化硅：0.5％, 銻：1.75％，錫：7.5％，鋅：2.5％,鐵：0.6％，硅：0.4％，余量為銅。

進一步地，青銅合金材料組分按重量百分比分別為：碳化硅：0.6％, 銻：2％，錫：8％，鋅：2.8％,鐵：0.75％，硅：0.5％，余量為銅。

進一步地，青銅合金材料組分按重量百分比分別為：碳化硅：0.8％, 銻：2.25％，錫：8.5％，鋅：3％,鐵：0.9％，硅：0.6％，余量為銅。

進一步地，所述碳化硅的粒徑為50-100μm。

本發明提供的一種機車零部件用青銅合金材料的制備方法，包括如下步驟：

1)按照重量配比將電解銅﹑錫﹑銻、鋅、鐵和硅置于中頻電爐內，加熱至1200-1250℃，熔煉時間為3-4小時；同時用耐高溫石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌，合金完全熔化后保溫至1100℃，保溫靜置時間為25-30分鐘；

2)將篩選完成后的碳化硅顆粒添加到保溫完成的合金溶液當中，并開啟攪拌裝置進行攪拌；

3)在攪拌完成的溶液上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，并繼續保溫；

4)保溫時間10-15分鐘后，重新升溫至1250℃，并開啟中頻電爐的振動裝置；采用水平連鑄方法鑄造成直徑10-300mm,長度為2000mm的實心合金棒材；

5)將鑄造完成的合金棒材采用連續式退火爐進行150-180℃的低溫退火，退火時間為1-1.5小時；

6)將退火好的合金棒在常溫下冷卻3-5分鐘后，放入濃度為10％的鹽水中進行進一步冷卻，使其硬度進一步提升；